2 光的粒子性课堂互动三点剖析一、光电效应的实验规律1.光电效应的实验规律(1)存在饱和电流.在光照条件不变的情况下，随着所加电压增大，光电流趋于一个饱和值.实验表明，入射光越强，饱和电流越大，即入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多.(2)存在着遏止电压和截止频率.实验表明，对于一定频率的光，无论光的强弱如何，遏止电压都是一样的，光的频率改变时，遏止电压也会改变.实验还表明，光电子的能量与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关，当入射光的频率低于截止频率时不能发生光电效应.不同的金属截止频率不同.(3)效应具有瞬时性.当频率超过截止频率时，无论入射光怎样微弱，几乎在照射到金属时立即产生光电效应，精确测量表明产生电流的时间不超过 10-9 s.2.光电效应与经典电磁理论的矛盾 按照经典电磁理论得出的结论应是：①光越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电压 Uc应与光的强弱有关；②不管光的频率如何，只要光足够强，电子都可获得足够能量从而逸出表面，不应存在截止频率；③如果光很弱，按经典电磁理论估算，电子需几分钟到十几分钟的时间才能获得逸出表面所需的能量，这个时间远远大于 10-9 s.二、爱因斯坦的光电效应方程1.光子：光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个不可分割的能量子组成的，频率为 ν 的光的能量子为 hν，h 为普朗克常量，这些能量子称为光子.2.光电效应方程：Ek=hν-W0式中 Ek为光电子的初动能，Ek= 21 mev2.3.应用光电效应方程解释光电效应(1)爱因斯坦光电效应方程表明，光电子的初动能 Ek与入射光的频率 ν 成线性关系，与光强无关.只有当 hν＞W0时，才有光电子逸出，νc=hW0 就是光电效应的截止频率.(2)电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，光电流自然几乎是瞬时发生的.(3)光强越大时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电子多，因而饱和电流大，所以饱和电流与光强成正比.4.遏止电压 Uc与频率 ν、W0的关系：由 Ek=eUc和 Ek=hν-W0联立得 Uc=eWeh0.三、康普顿效应及光子的动量1.康普顿效应解释光的散射：康普顿效应的基本思想是，X 射线的光子不仅具有能量，也像其他粒子那样具有动量，X 射线的光子与晶体中的电子碰撞时要遵守能量守恒定律和动量守恒定律，求解这些方程，可以得出散射光波长的变化值 Δλ.理论结果与实验符合得很好.2.光子的动量：由质能方程 E=mc2和光子的能量 hν，得光子的质量2chm...
