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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,一、光电效应现象,三、光电管及其应用,7.3 光电效应,二、光量子理论,上一页,下一页,目 录,退 出,一、光电效应现象三、光电管及其应用7.3 光电效应二、光量,1,光的电磁说使光的波动理论发展到相当完美的程度。但是，这个学说还不能完全解释所有的光现象。就在赫兹用实验证实麦克斯韦的电磁场理论的时候，也发现了另一种物理现象光电效应。该现象用光的波动理论是无法解释的，这就不得不使人们对光的本性进行思考，从而为物理学的发展开拓了新的领域。,上一页,下一页,退 出,目 录,光的电磁说使光的波动理论发展到相当完美的程度。但是，这个学说,2,一、光电效应现象,弧光灯,锌板在射线照射下失去电子而带正电,把一块碱金属（例如锌板）连接在灵敏验电器上，用弧光灯照射擦得很亮的锌板，结果验电器的指针张开了一个角度，表示锌板经照射后带了电，,进一步检验知道锌板带的是正电。这说明在弧光灯的照射下，锌板中有一部分自由电子从表面飞了出去，锌板中缺了电子，于是带正电。,上一页,下一页,退 出,目 录,一、光电效应现象弧光灯锌板在射线照射下失去电,3,在光(包括不可见光)的照射下，从物体发射电子的现象叫做光电效应。,发射出来的电子叫做光电子。,1.光电效应,2.光电效应的实验规律,（1）产生光电效应的条件；,（2）光电子最大初动能；,（4）光电流的大小。,（3）光电效应产生的时间；,上一页,下一页,退 出,目 录,在光(包括不可见光)的照射下，从物体发射电子的现象叫做光电效,4,（1）产生光电效应的条件,如图所示，不同单色光照射不同金属，要产生光电效应，必须有一个最低频率。,如锌板用紫外线照射，能产生光电效应，用黄光照射则不能产生光电效应。,任何一种金属，都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率才能产生光电效应，低于这个频率的光，无论光强怎样大，也不能产生光电效应。,实验结论：,弧光灯,上一页,下一页,退 出,目 录,（1）产生光电效应的条件如图所示，不同单色光照射不同金,5,几种金属的极限频率和极限波长,铂,银,锌,钠,铯,金 属,15.29,11.53,8.065,6.000,4.545,频率,0.196 2,0.260 0,0.372 0,0.500 0,0.660 0,波长,上一页,下一页,退 出,目 录,几种金属的极限频率和极限波长铂银锌钠铯金 属15.291,6,在光电效应中从金属逸出的电子，有的从金属表面直接飞出，有的从内部出来沿途与其他粒子碰撞，损失部分能量，因此，电子速度会有差异，直接从金属表面飞出的速度最大，其动能为最大初动能。,（2）光电子最大初动能,上一页,下一页,退 出,目 录,在光电效应中从金属逸出的电子，有的从金属表面直接飞出，有的从,7,（3）光电效应产生的时间,如图，是研究光电效应的实验装置示意图。当单色光照射阴极 K 时，将从阴极 K 发射光电子。如果光电子一旦飞出,电流表G 指针就偏转，以便了解入射光照射多长时间才产生光电效应。,即使入射光强度非常弱，只要入射光频率大于极限频率，电流表指针也几乎随着入射光的照射立即偏转，精确实验表明，从光电子发射到光电流产生最多相差10-9 s。,实验结果：,上一页,下一页,退 出,目 录,（3）光电效应产生的时间如图，是研究光电效,8,（4）光电流的大小,按图装置，用一定强度的光照射K，电流表中有一定读数，这时改变 K、A 之间的电压，使其增大，电流表显示的光电流在增大。但是，当K、A间电压足够大后，电流表读数不再改变，这就是饱和光电流。即使升高电压，电流也不会再增大。,当入射光的频率大于极限频率时，光电流与入射光的强度成正比。,实验结论:,此时若再增大入射光的强度，光电流会随之增大。,上一页,下一页,退 出,目 录,（4）光电流的大小按图装置，用一定强度的光照射K，,9,二、光量子理论,爱因斯坦,0,2,2,1,n,n,h,W,mv,W,h,m,=,+,=,光电效应有力地证明了光具有粒子性。,波动说无法解释光电效应中前面三个结论，使光的波动说遇到了无法克服的困难，爱因斯坦在普朗克研究的基础上，根据能量守恒定律,光电子的最大初动能 、入射光子的能量,h,、金属逸出功,W,之间有下面关系：,上一页,下一页,退 出,目 录,二、光量子理论 爱因斯坦0221nnhWmvWhm,10,三、光电管及其应用,1.光电管 光电管应用在各种自动化装置及有声电影、无线电传真、光纤通信等中。,作用：光电效应能把光信号转变为电信号（而且几乎同步）。如图，改变光的强弱就会从电流表中读数变化得到电流的强弱。,上一页,下一页,退 出,目 录,三、光电管及其应用 1.光电管 光电管应用在各,11,发送端的传真机通过光电转换将文稿图片的黑白信息变成电信号发射出去，接收端再将电信号转换成光电信号，从传真机上便可以得到原稿真迹了。,(1)传真机,图像是用光束扫描的。光束强度的改变可通过光电管来测知，并且转换为可经电线输送的电信号。位于另一端的传真机则将信号转换回图像。,传真机,上一页,下一页,退 出,目 录,发送端的传真机通过光电转换将文稿图片的黑白信息变成电信号发射,12,（2）光纤通信,各种电信号对光波进行调制后，通过光纤进行传输的通信方式，称光纤通信。光纤通信不同于有线电通信，后者是利用金属媒体传输信号，光纤通信则是利用光纤传输光波。虽然光和电都是电磁波，但其频率范围相差很大。一般通信电缆使用频率最高，约9 24 MHz，光纤的工作频率在1014 1015 Hz之间。,目前，各国还在进一步研究、开发用于广大用户接入网上的光纤通信系统。,光纤通信最主要的优点是：容量大;衰减小;体积小，重量轻，同时有利于施工和运输;防干扰性能好；节约有色金属；成本低。,上一页,下一页,退 出,目 录,（2）光纤通信 各种电信号对光波进行调制后，通过光纤,13,由美国、俄罗斯、欧洲、日本和加拿大共同出资建造的国际空间站上安装了价值6亿美元、长74 m的太阳能电池板，共装了6.4 万个光电管，展开后的太阳能电池板长,（3）太阳能电池板,太空站及其太阳能电池板,度比波音777飞机的机翼还长，可将太阳能转化为电能。此太阳能电池板将于2006年建成的，所产生的电力可供地球上30户家庭使用，这将使2003年1月进入空间站的命运号太空舱可有足够的电力，以保证正常的科学实验。由此，国际空间站将成为夜空中第三个最亮的物体。,上一页,下一页,退 出,目 录,由美国、俄罗斯、欧洲、日本和加拿大共同出资建造的国际空间站上,14,练 习,1.可见光子的能量有多大？求波长是0.4 m的可见光子和波长为10-7 m的射线光子的能量。(用eV作为能量单位),2.使锌产生光电效应的最长波长是0.372 m，锌的逸出功是多少？,上一页,下一页,退 出,目 录,练 习1.可见光子的能量有多大？求波长是0.4,15,
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