光电效应有关问题_百度知道
光电效应有关问题
-还有什么会影响什么吗？光照强弱会影响什么？单位时间内所产生的光电子数由什么决定？入射光频率会影响什么光电效应中的光电子最大初动能有什么决定？光电效应中，光电子的最大初动能由什么决定
光电效应中的光电子最大初动能由吸收的单个光子能量和其逸出功决定。逸出功和光子能量一旦确定，光电子数由光强决定。入射光频率会影响到会不会产生光电子以及光电子的初动能。光照强弱只会影响光电子数。
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量子论初步
一、光电效应现象
⑴定义：物质在光照条件下释放出电子的现象，叫做光电效应。
⑵光电子和光电流：光电效应中释放出来的电子叫光电子，产生的电流叫光电流、
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，才能发生光电效应，低于这个频率不能发生光电效应。
光电子的最大初动能与光的强度无关，只随着入射光频率的增大而增大。
入射光照在金属上时，光电子的发射，几乎是瞬时的。
当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光电流的强度成正比。
⑷光电管：利用光电效应把光信号转化为电信号，动作非常迅速灵敏。
1下列对光电效应的解释中正确的是（
A金属内每个电子要吸收一个或一个以上的光子，当它积累的能量足够大时，就能溢出金属。
B如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做得最小功，便不能发生光电效应。
C发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大。
D由于不同金属的逸出功不相同的，因此使不同金属产生光电效应的入射光的最低频率也不同。
2 光电效应实验的装置如图所示，已知紫光频率大于锌板的极限频率，则下列说法中正确的有（ ）
A用紫光照射锌板，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使验电器发生偏转的是正电荷
3在光电管的实验中，发现用一定频率的A单色光照射光电管时，电流表会发生偏转，而用另一频率的B单色光照射时不发生光电效应，那么（
A A光的频率大于B光的频率
B光的频率大于A光的频率
C 用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是a流向b
D 用A光照射光电管时流过电流表的电流方向是b流向a
⑴定义：光在空间传播过程中不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子。
⑵光子的能量：每个光子的能量E=hv。其中h为普朗克常量，v为光子的频率。
三 爱因斯坦的光子说对光电效应的解释
⑴存在极限频率：Vo=W∕h。
⑵瞬时性：光照射在金属上时，电子吸收光子能量不需要积累，吸收能量；立刻增大动能，并逸出表面成为光电子。
⑶入射光强度是指单位时间内入射到金属表面上单位面积的总能量。在入射光频率不变的情况下，光强正比于单位时间内照射到金属表面的光子数。
4 某种单色光的频率为v，用它照射某种金属时，在逸出的光电子中动能最大值为Ek,则这种金属的逸出功和极限频率分别为（ ）
hv - Ek、v-Ek／h
5 电子从金属逸出时需要做的功是1.326×10∧15J,这种金属发生光电效应的极限频率为多少？
6用某种单色光照射金属表面时，发生光电效应，现将该单色光的光强减弱，则（ ）
A 光电子的最大初动能不变
B 光电子的最大初动能减少
C 单位时间内产生的光电子数减少
D 可能不发生光电效应
7 某金属在一束黄光照射下，正好有光电子逸出，下面正确的是（ ）
A增大光强而不改变光的频率，光电子的初动能将不变。
B 用一束更大强度的红代替黄光，光电流将增大。
C 用强度相同的紫光代替黄光，光电流将增大。
D 用强度较弱的紫光代替黄光，有可能不发生光电效应。
四光的波粒二象性
⑴光具有波动性：光的干涉现象、衍射现象。
⑵光具有粒子性：光电效应、光子说。
⑶所以光具有波粒二象性，但这里的波不能看做宏观概念的波，而是一种概率波，这里的粒子也不是红光爱恋中的粒子。
1下列各组现象说明光具有波粒二象性的是（
A 光的色散和光的干涉
B光的干涉和光的衍射
C 泊松亮斑和光电效应
D 光的反射和光电效应
2 下列关于波粒二象性的说法中，正确的是（
A 有的光是波，有的光是粒子
B光子与电子是同一种粒子
C 光的波长越长，其波动性越显著，光的波长短，其粒子性越显著
D光子说和粒子说是相互对立、互不联系的两种学说。
五 玻尔的原子模型
⑴玻尔假说：
轨道量子化：原子核外电子的可能轨道是某些分立的数值。
能量状态量子化：原子只能处于与轨道量子化对应不连续的能量状态中，在这些状态中，原子是稳定的。
跃迁假说：原子只能从一种能级向另一种能级跃迁时，吸收或辐射一定频率的光子。
原子在各个定态时的能量级称为院子的能级。
氢原子的能级图
基态：在正常情况下，原子处于最低能级，这时原子的状态叫走基态，电子在离核最近的轨道上运动。
激发态：原子吸收能量后从基态跃迁到较高能级，这时原子
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44页11页18页21页195页661页1059页735页19页24页爱因斯坦与光电效应
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在光的照射下金属表面发射电子的现象叫做光电效应。德国学者赫兹在1887年进行无线电波实验时，首先发现了光电效应。他发现，当用紫外线照射保持高电压的容器极板时，能观察到在惦记之间有电火花跃过。
后来，俄国学者斯托列托夫等人也做了同类型的多次实验，确认了这个事实。证实了被光照射过的金属板上带正电荷。1897年英国物理学家汤姆逊确认了电子存在以后，人们才把这种现象称为光电效应。在光电效应中发射出来的电子叫做光电子。年间，赫兹的助手勒纳利用各种频率的光照射钠汞合金，对光电效应现象进行了系统的研究。他发现光电效应具有三个主要性质：一，每种金属表面都存在一个特征截止频率υ. 频率小于υ的入射光，不管其强度有多大，都不能发生光电效应．二是出射光电子的动能只和入射光的频率有关，同入射光的强度无关．三只要入射光的频率大于其特征截止υ，无论它多微弱，都立即会引起光电子反射，不存在滞后时间．这三个主要性质用光的经典波动理论根本无法解释．&
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爱因斯坦的光量子理论及对光电效应的解释
１９０５年，爱因斯坦发表了论文＜关于光的产生和转化的一个启发性观点＞，成功的解释了光电效应并确定了它的规律．他以勒纳利总结出的光电效应性质作为光是微粒的根据，并且和德国物理学家普朗克的量子假设结合起来，提出了量子假说．他不满足普朗克把能量子的不连续性局限在辐射的发射和吸收过程中，而是认为即使在光的传播过程中能量也是不连续的．他把它应用于光．普朗克将它的振子当作以量子hυ的形式发射频率υ的辐射，并且也以分离的形式吸收辐射的物体．如果一个物体发射量子，而另一个物体吸收它们，那么在两个物体之间的空间中发生了什么呢？爱因斯坦提出的观点是，在这两个物体之间通过的能量同样像是以光速飞行的量子组成的．这样一来，可见光线以及不可见光线都被假定为由彼此独立的飞过空间的孤立成分组成的．这个理论类似于牛顿的微粒说，但是在量子论中不可见光的部分由于具有较高频率所以就较大，而牛顿的观点是红色微粒大于紫色微粒．爱因斯坦为了摆脱从麦克斯韦的电学理论和电子论中作出的与观察不符的结论而提出了他的光量子．他提出，一束单色光，就是一束以光速Ｃ运动的粒子流，这些粒子称为光量子（１９２６年后改称光子）．每个光子都有一定的能量，对于频率为ν的光，其光子能量为E＝hυ ．h为普朗克常数．光束的能量就是这些光子能量的总和．一定频率的光，光子的数量越多，光的强度就越大．光电效应是由于金属中的自由电子吸收了光子能量而从金属中逸出而发生的．他认为光（电磁辐射）是由光量子组成，每个光量子的能量E与辐射频率υ的关系是：E＝hυ．此即爱因斯坦的光量子假说．１９１６年，爱因斯坦给出的这个关系式被实验所证实．
他还根据光的动量和能量关系p＝E/c＝h/λ，指出光量子的动量Ｐ与辐射波长λ的关系为p＝h/λ．１９２３年，康普顿散射实验证实了这一设想是正确的．
利用爱因斯坦提出的光量子能量及动量的关系式，不难解释在光电效应中出现的疑难问题．当紫外光照射到金属表面时，一个光子的能量立刻被金属中的电子吸收．但是，只有当光子的能量足够大时，电子才有可能克服脱出功w而逸出金属表面成为光电子．光电子的动能
mv2=hυ-w．式中，v是光电子的速度，υ是光子的频率．由上式可以看出，只有当光子的频率υ不小于阙值υ＝w/
h时，才有光电子的发射，否则无光电效应发生；光电子的动能只依赖照射光的频率υ，而与照射光的强度无关．
至此，爱因斯坦的光量子假说克服了经典理论遇到的困难，成功地解释了光电效应中观察到的实验现象．
爱因斯坦光量子理论的重要意义，不仅在于对光电效应作出了正确的解释，更重要的是使关于光的本性的认识前进了一大步．历时三个多世纪的波动说和微粒说的争论，被光的波粒二象性的观点所代替，并为以后微观粒子波粒二象性的提出打下了坚实的基础．
３ 光电效应的发展
１８８７年，Ｈ．赫兹研究了电火花的紫外光照射在火花隙缝的负电极上时有助于放电．
１８８８年，德里斯登的霍尔瓦克斯发现在光的影响下，物体释放出负电．
１９００年，普朗克提出能量子假设，给出正确的黑体辐射公式，为此获１９１８年ＮＯＢＥＬＬ物理学奖．
１９０５年，爱因斯坦提出光量子理论，解释了光电效应，为此获１９２１年ＮＯＢＥＬＬ物理学奖．
１９１６年，密立根用实验证实了爱因斯坦的光电效应理论，为此及其油滴实验获ＮＯＢＥＬＬ物理学奖．
４ 爱因斯坦的其他成就
我们都知道爱因斯坦对物理学的贡献不仅仅知识在正确解释光电效应方面．他所创立的狭义相对论，广义相对论等则是他对人类科学最大的划时代贡献．
狭义相对论
他创立的狭义相对论是２０世纪物理学最伟大的成就之一．它从根本上改变了传统的时间，空间概念，建立起了崭新的失时空观．它揭示了质量和能量的内在联系，给出了高速运动物体的运动规律．这一理论不仅被大量实验所证实，而且已经成为近代高科技科学技术不可缺少的理论基础．一位美国大学曾经这样评论：＂爱因斯坦创立了崭新的观点，创建了一个崭新的宇宙观．一般的人若要掌握时间，空间的统一性以及其他方面的理论，也许需要几代人的时间；然而如今，由于爱因斯坦的努力，即使普通人也已懂得宇宙比他们原先所想象的要巨大和奇妙的多．＂
广义相对论
１９１６年，爱因斯坦发表论文＜广义相对论的基础＞．
广义相对论指出，时空曲率将产生引力。当光线经过一些大质量的天体时，它的路线是弯曲的，这源于它沿着大质量物体所形成的时空曲率。因为黑洞是极大的质量的浓缩，它周围的时空非常弯曲，即使是光线也无法逃逸。理论上，虫洞是一个黑洞，它的质量非常大，把时空弯曲进了它自身之中，它的口开向宇宙的另一个空间及时间，或者也许完全进入另一个宇宙空间。也许能够利用虫洞建立一个时间旅行机器，但许多科学家们指出这个机器不可能重返到它自身被创建的时间之前。
５ 光电效应的应用
利用光电效应中光电流与入射光强成正比的特性,可以制造光电转换器----实现光信号与电信号之间的相互转换。这些光电转换器如光电管(photoelement)等，广泛应用于光功率测量、光信号记录、电影、电视和自动控制等诸多方面。
６ 爱因斯坦对社会的贡献
爱因斯坦善于准确地抓住普通原理中的一些模糊观念并揭示出其深刻内涵的思维方法，为开辟物理学新纪元不畏艰难所表现出来的惊人的意志和毅力，以及后来为反对侵略维护和平事业所表现出的不屈不挠的斗争精神，将永远为后世敬仰和学习．
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