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光电效应光子光电管及其应用 光的波粒二象性 波尔的原子模型能级物质波

    1. 基本概念

  (1) 光电效应: 在光(包括不可见光)的照射下物体发射电子的现象称为光电效应.

  (2) 光子: 在空间传播的光是不连续的, 而是一份一份的, 每一份叫一个光量子简称光子. 光子的能量E=hv(h为普朗克恒量).

  (3) 光电管: 一种可以把光信号转变为电信号的器件. 其应用在光电自动控制、有声电影还声、光纤通信等.

     
  2. 光电效应的规律

     
  (1) 任何一种金属都有一个极限频率v0, 入射光的频率必须大于v0, 才能产生光电效应;

  (2) 光电子的最大初动能与入射光的强度无关, 只随入射光的频率增大而增大;爱因斯坦的光电效应方程mv2=hv-W0Ekm=hv-W0

  (3) 从入射光照射到光电子发射几乎是瞬时的;

  (4) 发生光电效应时, 光电流与入射光强度成正比.

难点突破:

光子说及其对光电效应规律的解释如下.

  光子说认为光在空间的传播是一份一份的, 每一份叫一个光子, 光子能量与光频率成正比, 即E=hv(h=6.63×10-34 J·s)

  发生光电效应时, 一个光子的能量被一个电子完全吸收而产生一个光电子, 不需要积累过程, 这就是光电效应的瞬时性.

  脱离金属的电子, 必须先克服金属内原子引力做足够的功(逸出功W0). 电子吸收光子后, 直接从金属表面逸出的, 应消耗W0的能量; 不直接从金属表面逸出的, 在金属内运动的过程中还会损耗能量. 前一种光电子具有最大初动能
Ekm=hv-W0根据公式Ekm=0时, 可得这种金属的极限频率v0=; 而材料一定(W0一定)时, 光电子最大初动能随光频率的增大而增大.

  光的强度是指单位时间内在垂直于光的传播方向上单位面积上通过的光能量. 对同频率的光来说, 光的强度显然由单位时间内照到单位面积上的光子数决定. 光强度越大, 同样时间内照到金属上的光子越多, 逸出的光电子也越多, 光电流自然越大.

例题5-1 光电效应实验的装置如图5-1所示,则下列说法中正确的是(  )(2001年, 上海)

             

    A. 用紫外光照射锌板, 验电器指针会发生偏转
    B. 用红色光照射锌板, 验电器指针会发生偏转
    C. 锌板带的是负电荷
    D. 使验电器指针发生偏转的是正电荷



例题5-2 用同一束单色光, 在同一条件下, 先后照射锌片和银片, 都能产生光电效应. 这两个过程中, 对下列四个量, 一定相同的是_____, 可能相同的是_____, 一定不相同的是_____.

    A. 光子的能量        B. 光电子的逸出功
    C. 光电子动能        D. 光电子最大初动能



例题5-3 100 W的单色光源, 发光效率为5%, 发射的光波波长为5.9×10-7 m,求
    它每秒发射出的光子数.



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