物理量子論的教案

　　第十七章 量子論初步

　　目的要求：

　　重點難點：

　　教 具：

　　過程及內容：

　　散 量子論初步

　　基礎知識

　　一、光電效應

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

　　2．光電效應規律

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

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

　　（3）當入射光的頻率大于極限頻率時，光電流的強度與入射光的強度成正比．

　　（4）從光照射到產生光電流的時間不超過10—9s，幾乎是瞬時產生的.．

　　說明：（1）光電效應規律“光電流的強度與入射光的強度成正比”中“光電流的強度指的是光電流的最大值（亦稱飽和值），因為光電流未達到最大值之前，其值大小．不僅與入射光的強度有關，還與光電管兩極間的電壓有關．只有在光電流達到最大以后才和入射光的強度成正比．

　　（2）這里所說“入射光的強度”，指的是單位時間內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，光強正比于單位時間內照射到金屬表面上單位面積的光子數．但若換用不同頻率的光照射，即使光強相同，單位時間內照射到金屬表面單位面積的光子數也不相同，因而從金屬表面逸出的光電子數也不相同，形成的光電流也不同．

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

　　a．延長光照時間散 b．增大光的強度

　　c．換用波長較短的光照射 d．換用頻度較低的光照射

　　【解析】由發生光電效應的四個條件可知能不能產生光電效應與入射光的頻率和金屬板的材料有關，當金屬一定時，要發生光電效應，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選項正確．

　　二、光子說

　　1．光電效應規律中（1）、（2）、（4）條是經典的光的波動理論不能解釋的，

　　(1) 極限頻率ν0

　　光的強度由光波的振幅a決定，跟頻率無關，

　　只要入射光足夠強或照射時間足夠長，就應該能發生光電效應．

　　(2) 光電子的最大初動能與光強無關，

　　(3)波動理論還解釋不了光電效應發生的時間之短10-9s

　　能量積累是需要時間的

　　2．光子說卻能很好地解釋光電效應．光子說認為：

　　（1）空間傳播的光不是連續的，而是一份一份的，每一份叫做一個光子．

　　（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）動能變大，可能向各個方向運動；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），飛出時動能最大。