第十五章 量子物理
15-2 光电效应 光的波粒二象性物理学 第五版
1
一 光电效应实验的规律
V A
1 实验装置及现象
2 实验规律
（ 1） 光电流强度与入射光强成正比,
1I
2I
i
m1i
m2i
o0U? U
12 II?
第十五章 量子物理
15-2 光电效应 光的波粒二象性物理学 第五版
2
（ 2） 截止频率（红限）
0?
截止频率与 材料有关 与 光强无关,
对某种金属来说，只有入射光的频率大于某一频率?0时，电子才会从金属表面逸出,
0称为 截止频率 或 红限频率,
第十五章 量子物理
15-2 光电效应 光的波粒二象性物理学 第五版
3
遏止电势差与入射光频率具有线性关系,
（ 4） 瞬时性使光电流降为零所外加的反向电势差称为 遏止电势差,
对不同的金属,的量值不同,
0U
0U
（ 3） 遏止电势差
0U
0U
0
sC nZ tP
O
第十五章 量子物理
15-2 光电效应 光的波粒二象性物理学 第五版
4
按经典理论,电子逸出金属所需的能量，
需要有一定的时间来积累,与实验结果不符,
3 经典理论遇到的困难红限问题瞬时性问题按经典理论,无论何种频率的入射光,只要强度足够大，就能使电子逸出金属,与实验结果不符,
第十五章 量子物理
15-2 光电效应 光的波粒二象性物理学 第五版
5
二 光子 爱因斯坦方程
1 光量子假设
hε?
光可看成是由光子组成的粒子流,单个光子的能量为,
2 爱因斯坦光电效应方程
Wmh 2
2
1
v?
逸出功与材料有关第十五章 量子物理
15-2 光电效应 光的波粒二象性物理学 第五版
6
理论解释,
几种金属逸出功的近似值 (eV)
钠 铝 锌 铜 银 铂
2.46 4.08 4.31 4.70 4.73 6.35
光强越大，光子数越多，单位时间内
0
产生光电子数目越多,光电流越大,( 时）
第十五章 量子物理
15-2 光电效应 光的波粒二象性物理学 第五版
7
遏止电势差
V A
外加 反向 的遏止电势差 恰能阻碍光电子到达阳极,即
0U
2
0 2
1 vmeU?
第十五章 量子物理
15-2 光电效应 光的波粒二象性物理学 第五版
8
爱因斯坦的光子理论圆满地解释了光电效应现象,
0?hW?
hW?0? （截止频率）
频率限制,只有
0
时才会发生瞬时性,光子射至金属表面,一个
h
0
光子的能量 将一次性被一个电子吸收，
若,电子立即逸出，无需时间积累,
第十五章 量子物理
15-2 光电效应 光的波粒二象性物理学 第五版
9
WeUh 0?
e
W
e
hU
0
3 普朗克常数的测定
Wmh 2
2
1 v?
ehU0 e
Uh
0
0U
0?
遏止电势差和入射光频率的关系
O
第十五章 量子物理
15-2 光电效应 光的波粒二象性物理学 第五版
10
例 1 一半径为 的薄圆片，
距光源 1.0 m,光源的功率为 1W,发射波长
589 nm的单色光,假定光源向各个方向发射的能量是相同的，试计算在单位时间内落在薄圆片上的光子数,
m100.1 3
解
2623 m10π)m100.1(πS
17
2 sJ 105.2π4
r
SPE
第十五章 量子物理
15-2 光电效应 光的波粒二象性物理学 第五版
11
111 s 104.7
hc
E
h
EN?
17
2 sJ 105.2π4
r
SPE
第十五章 量子物理
15-2 光电效应 光的波粒二象性物理学 第五版
12
光电倍增管放大器接控制机构光光控继电器示意图三 光电效应在近代技术中的应用光控继电器、自动控制、
自动计数、自动报警等,
第十五章 量子物理
15-2 光电效应 光的波粒二象性物理学 第五版
13
四 光的波粒二象性
2
0
222 EcpE
相对论能量和动量关系
hE?（ 2） 粒子性,（光电效应等）
（ 1） 波动性：光的干涉和衍射
pcEE,00
光子第十五章 量子物理
15-2 光电效应 光的波粒二象性物理学 第五版
14
hE?
hp?
描述光的粒子性描述光的波动性
h
c
h
c
Ep
pcEE,00
光子第十五章 量子物理物理学第五版
15
本章目录选择进入下一节：
15-1 黑体辐射 普朗克能量子假设
15-4 氢原子的玻尔理论
15-3 康普顿效应
15-2 光电效应 光的波粒二象性
*15-5 弗兰克 -赫兹实验
15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性
15-2 光电效应 光的波粒二象性物理学 第五版
1
一 光电效应实验的规律
V A
1 实验装置及现象
2 实验规律
（ 1） 光电流强度与入射光强成正比,
1I
2I
i
m1i
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12 II?
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2
（ 2） 截止频率（红限）
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截止频率与 材料有关 与 光强无关,
对某种金属来说，只有入射光的频率大于某一频率?0时，电子才会从金属表面逸出,
0称为 截止频率 或 红限频率,
第十五章 量子物理
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3
遏止电势差与入射光频率具有线性关系,
（ 4） 瞬时性使光电流降为零所外加的反向电势差称为 遏止电势差,
对不同的金属,的量值不同,
0U
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（ 3） 遏止电势差
0U
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15-2 光电效应 光的波粒二象性物理学 第五版
4
按经典理论,电子逸出金属所需的能量，
需要有一定的时间来积累,与实验结果不符,
3 经典理论遇到的困难红限问题瞬时性问题按经典理论,无论何种频率的入射光,只要强度足够大，就能使电子逸出金属,与实验结果不符,
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5
二 光子 爱因斯坦方程
1 光量子假设
hε?
光可看成是由光子组成的粒子流,单个光子的能量为,
2 爱因斯坦光电效应方程
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2
1
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逸出功与材料有关第十五章 量子物理
15-2 光电效应 光的波粒二象性物理学 第五版
6
理论解释,
几种金属逸出功的近似值 (eV)
钠 铝 锌 铜 银 铂
2.46 4.08 4.31 4.70 4.73 6.35
光强越大，光子数越多，单位时间内
0
产生光电子数目越多,光电流越大,( 时）
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7
遏止电势差
V A
外加 反向 的遏止电势差 恰能阻碍光电子到达阳极,即
0U
2
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8
爱因斯坦的光子理论圆满地解释了光电效应现象,
0?hW?
hW?0? （截止频率）
频率限制,只有
0
时才会发生瞬时性,光子射至金属表面,一个
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光子的能量 将一次性被一个电子吸收，
若,电子立即逸出，无需时间积累,
第十五章 量子物理
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3 普朗克常数的测定
Wmh 2
2
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遏止电势差和入射光频率的关系
O
第十五章 量子物理
15-2 光电效应 光的波粒二象性物理学 第五版
10
例 1 一半径为 的薄圆片，
距光源 1.0 m,光源的功率为 1W,发射波长
589 nm的单色光,假定光源向各个方向发射的能量是相同的，试计算在单位时间内落在薄圆片上的光子数,
m100.1 3
解
2623 m10π)m100.1(πS
17
2 sJ 105.2π4
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第十五章 量子物理
15-2 光电效应 光的波粒二象性物理学 第五版
11
111 s 104.7
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E
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17
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第十五章 量子物理
15-2 光电效应 光的波粒二象性物理学 第五版
12
光电倍增管放大器接控制机构光光控继电器示意图三 光电效应在近代技术中的应用光控继电器、自动控制、
自动计数、自动报警等,
第十五章 量子物理
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13
四 光的波粒二象性
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222 EcpE
相对论能量和动量关系
hE?（ 2） 粒子性,（光电效应等）
（ 1） 波动性：光的干涉和衍射
pcEE,00
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14
hE?
hp?
描述光的粒子性描述光的波动性
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光子第十五章 量子物理物理学第五版
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15-1 黑体辐射 普朗克能量子假设
15-4 氢原子的玻尔理论
15-3 康普顿效应
15-2 光电效应 光的波粒二象性
*15-5 弗兰克 -赫兹实验
15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性
