物理量子论的教案

第十七章 量子论初步

目的要求：

重点难点：

教 具：

过程及内容：

散 量子论初步

基础知识

一、光电效应

1．现象：在光（包括不可见光）照射下物体发射出电子的现象叫光电效应现象；所发射的电子叫光电子；光电子定向移动所形成的电流叫光电流。．

2．光电效应规律

（1）任何一种金属都有一个极限频率，入射光必须大于这个极限频率才能产生光电效应．

（2）光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光的频率增大而增大．

（3）当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比．

（4）从光照射到产生光电流的时间不超过10—9s，几乎是瞬时产生的．

说明：（1）光电效应规律“光电流的强度与入射光的强度成正比”中“光电流的强度指的是光电流的最大值（亦称饱和值），因为光电流未达到最大值之前，其值大小．不仅与入射光的强度有关，还与光电管两极间的电压有关．只有在光电流达到最大以后才和入射光的强度成正比．

（2）这里所说“入射光的强度”，指的是单位时间内入射到金属表面单位面积上的光子的总能量，在入射光频率不变的憎况下，光强正比于单位时间内照射到金属表面上单位面积的光子数．但若换用不同频率的光照射，即使光强相同，单位时间内照射到金属表面单位面积的光子数也不相同，因而从金属表面逸出的光电子数也不相同，形成的光电流也不同．

【例1】某种单色光照射某金属时不能产生光电效应，则下述措施中可能使金属产生光电效应的是

a．延长光照时间散 b．增大光的强度

c．换用波长较短的光照射 d．换用频度较低的光照射

【解析】由发生光电效应的四个条件可知能不能产生光电效应与入射光的频率和金属板的材料有关，当金属一定时，要发生光电效应，就只有增大入射光的频率，也就是入射光的波长变短，所以c选项正确．

二、光子说

1．光电效应规律中（1）、（2）、（4）条是经典的光的波动理论不能解释的，

(1) 极限频率ν0

光的强度由光波的振幅a决定，跟频率无关，

只要入射光足够强或照射时间足够长，就应该能发生光电效应．

(2) 光电子的最大初动能与光强无关，

(3)波动理论还解释不了光电效应发生的时间之短10-9s

能量积累是需要时间的

2．光子说却能很好地解释光电效应．光子说认为：

（1）空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子．

（2）光子的能量跟它的频率成正比，即 e＝hγ＝hc／λ 式中的h叫做普朗克恒量，h＝6．610＿34js．

爱因斯坦利用光子说解释光电效应过程：入射光照到金属上，有些光子被电子吸收，有些没有被电子吸收；吸收了光子的电子（a、b、c、e、g）动能变大，可能向各个方向运动；有些电子射出金属表面成为光电子（b、c、g），有些没射出（a、e）；射出金属表面的电子克服金属中正电荷引力做的功也不相同；只有从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力做的功最少（g），飞出时动能最大。

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