02 基础课：光电效应

光电效应现象

结果：电子少了，锌板带正电。

照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出。这个现象称为光电效应。

逃逸的电子叫光电子。就是普通的电子。

光电效应实验规律

1

和入射光频率 𝝂 有关。

入射光的频率必须大于等于某个值，才能发生光电效应。这个 值叫截止频率 $v_0$。

截止频率是发生光电效应需要的最小频率。

2

截止频率和金属材质有关。不同金属的 ${𝝂}_{\mathrm{𝟎}}$ 不同。

截止频率 𝝂_0

如果蓝光照射某金属可以发生光电效应，则紫光可以发生光电效应吗？

可以。

如果蓝光照射某金属可以发生光电效应，则橙光可以发生光电效应吗？

不一定。

如果蓝光照射某金属刚好可以发生光电效应，则橙光可以发生光电效应吗？

一定可以。

TIP

从红外线、红、橙黄绿蓝靛紫、紫外线，频率是越来越高的。波长是越来越小的。

光子说

光是不连续的，由一个个不可分割的能量子组成，每个能量子叫一个光子。

光子能量 $E=hv$。

光强

可以理解为是光的功率，

$P=nhv$（$n$：单位时间内发出的光子数）

一般我们说改变光强，都是指频率不变，只改变单位时间内发出的光子数 $n$

逸出功

只有最外层轨道的电子能逃逸，

逃逸需要克服阻力做功，叫逸出功 $W_0$

$W_0=\mathrm{逃}\mathrm{逸}\mathrm{过}\mathrm{程}\mathrm{中}\mathrm{消}\mathrm{耗}\mathrm{的}\mathrm{能}\mathrm{量}$

不同金属的 $W_0$ 不同。

逸出功和截止频率的关系

金属表面自由电子吸收照射到金属表面的光子获得能量 $hv$

$hv=W_0$ 时恰好可以逃逸，此时的 $𝝂$ 就是截止频率 $v_0$

$v<v_0$：能量不足，无法逃逸，光电效应不发生

$v=v_0$：恰好逃逸，有光电效应发生

$v>v_0$：足够逃逸，光电效应发生。逃逸后还剩下一些能量，这些能量全部转化为了光电子动能。叫最大初动能 $E_k$

电子吸收光子能量的特点

$v<v_0$ 时，光照时间再长，光再强也没用

1 个电子一次只能吸收 1 个光子的能量，吸收的能量不能积累。

光电效应能否发生，只看 $v$。

一个类比

• 金属：封建的帝国
• 金属中的电子：被压迫的人民
• 照射到金属上的光子：空投的物资
• $h{v}_0$ ：逃跑所需的物资
• 光电子：成功逃出帝国的人
• 逸出功：逃跑过程中消耗的物资
• 最大初动能：逃出来后剩下的物资

光电效应方程

例题

题 1

解

$A$

题 2

解

$D$

题 3

解

$D$

题 4

解

$C$

题 5

解

$A$

题 6

解

B 错。

$B$