物理量子論的教案

　　第十七章 量子論初步

　　目的要求：

　　重點(diǎn)難點(diǎn)：

　　教 具：

　　過程及內(nèi)容：

　　散 量子論初步

　　基礎(chǔ)知識(shí)

　　一、光電效應(yīng)

　　1．現(xiàn)象：在光（包括不可見光）照射下物體發(fā)射出電子的現(xiàn)象叫光電效應(yīng)現(xiàn)象；所發(fā)射的電子叫光電子；光電子定向移動(dòng)所形成的電流叫光電流。．

　　2．光電效應(yīng)規(guī)律

　�。�1）任何一種金屬都有一個(gè)極限頻率，入射光必須大于這個(gè)極限頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng)．

　　（2）光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，只隨著入射光的頻率增大而增大．

　�。�3）當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比．

　　（4）從光照射到產(chǎn)生光電流的時(shí)間不超過10—9s，幾乎是瞬時(shí)產(chǎn)生的.．

　　說明：（1）光電效應(yīng)規(guī)律“光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比”中“光電流的強(qiáng)度指的是光電流的最大值（亦稱飽和值），因?yàn)楣怆娏魑催_(dá)到最大值之前，其值大�。�不僅與入射光的強(qiáng)度有關(guān)，還與光電管兩極間的電壓有關(guān)．只有在光電流達(dá)到最大以后才和入射光的強(qiáng)度成正比．

　�。�2）這里所說“入射光的強(qiáng)度”，指的是單位時(shí)間內(nèi)入射到金屬表面單位面積上的光子的總能量，在入射光頻率不變的憎況下，光強(qiáng)正比于單位時(shí)間內(nèi)照射到金屬表面上單位面積的光子數(shù)．但若換用不同頻率的光照射，即使光強(qiáng)相同，單位時(shí)間內(nèi)照射到金屬表面單位面積的光子數(shù)也不相同，因而從金屬表面逸出的光電子數(shù)也不相同，形成的光電流也不同．

　　【例1】某種單色光照射某金屬時(shí)不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則下述措施中可能使金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的是

　　a．延長光照時(shí)間散 b．增大光的強(qiáng)度

　　c．換用波長較短的光照射 d．換用頻度較低的光照射

　　【解析】由發(fā)生光電效應(yīng)的四個(gè)條件可知能不能產(chǎn)生光電效應(yīng)與入射光的頻率和金屬板的材料有關(guān)，當(dāng)金屬一定時(shí)，要發(fā)生光電效應(yīng)，就只有增大入射光的頻率，也就是入射光的波長變短，所以c選項(xiàng)正確．

　　二、光子說

　　1．光電效應(yīng)規(guī)律中（1）、（2）、（4）條是經(jīng)典的光的波動(dòng)理論不能解釋的，

　　(1) 極限頻率ν0

　　光的強(qiáng)度由光波的振幅a決定，跟頻率無關(guān)，

　　只要入射光足夠強(qiáng)或照射時(shí)間足夠長，就應(yīng)該能發(fā)生光電效應(yīng)．

　　(2) 光電子的最大初動(dòng)能與光強(qiáng)無關(guān)，

　　(3)波動(dòng)理論還解釋不了光電效應(yīng)發(fā)生的時(shí)間之短10-9s

　　能量積累是需要時(shí)間的

　　2．光子說卻能很好地解釋光電效應(yīng)．光子說認(rèn)為：

　�。�1）空間傳播的光不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個(gè)光子．

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

　　愛因斯坦利用光子說解釋光電效應(yīng)過程：入射光照到金屬上，有些光子被電子吸收，有些沒有被電子吸收；吸收了光子的電子（a、b、c、e、g）動(dòng)能變大，可能向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)；有些電子射出金屬表面成為光電子（b、c、g），有些沒射出（a、e）；射出金屬表面的電子克服金屬中正電荷引力做的功也不相同；只有從金屬表面直接飛出的光電子克服正電荷引力做的功最少（g），飛出時(shí)動(dòng)能最大。