Ⅰ 光電效應的實驗原理
光電效應的實驗原理
光子所擁有的能量與光的頻率成正比。假若金屬里的自由電子吸收了一個光子的能量，而這能量大於或等於某個與金屬相關的能量閥值（稱為這種金屬的逸出功），則此電子因為擁有了足夠的能量，會從金屬中逃逸出來，成為光電子；若能量不足，則電子會釋出能量，能量重新成為光子離開，電子能量恢復到吸收之前，無法逃逸離開金屬。增加光束的輻照度會增加光束里光子的「密度」，在同一段時間內激發更多的電子，但不會使得每一個受激發的電子因吸收更多的光子而獲得更多的能量。換言之，光電子的能量與輻照度無關，只與光子的能量、頻率有關。
Ⅱ 為什麼光電效應現象與光的波動說相矛盾
為什麼光電效應現象與光的波動說相矛盾
金屬及其化合物在電磁輻射照射下發射電子的現象稱為光電效應，而把所發射的電子稱為光電子。光電效應表明：光能可以直接轉化為機械能，即光電子的動能。
圖 3 所示的是研究光電效應的一種實驗裝置。在光電管的陽極 A 和陰極 K 之間加上直流電壓 U ，當用頻率足夠高的單色光照射 K 時，陰極上會有光電子逸出，它們在加速電場的作用下飛向陽極 A ，而形成電流 I ，稱為光電流。
光電效應的實驗規律可以概括為以下四點：
⑴飽和光電流 I s 與入射光強度成正比。
如果用一定頻率和強度的單色光照射陰極 K ，改變加在 A 和 K 兩極間的電壓 U ，測量光電流 I 的變化，則可得圖 4 所示的伏安特性曲線。實驗表明：光電流 I 隨正向電壓 U 的增大而增大，並逐漸趨於其飽和值 I s ；而且，飽和電流 I s 的大小與入射光強度成正比。這一實驗結果可以解釋為，當光電流達到飽和時，陰極 K 上所有逸出的光電子全部飛到了陽極 A 上，即： I s = ne ，其中 n 是單位時間內陰極 K 上逸出的光電子數。因此光電效應的上述實驗結果也可以表述為：單位時間內從金屬表面逸出的光電子數目與入射光強度成正比。
⑵光電子的最大初動能隨入射光頻率的增加而增加，與入射光強度無關。
由圖 5 可見， A 和 K 兩極間的電壓為零時，光電流並不為零，只有當兩極間加了反向電壓 U = -U 0 <0 時，光電流 I 才為零， U 0 稱為截止電壓。上述事實表明，從陰極逸出的光電子必有初動能。當 U =0 時，兩極間沒有外加電場，仍有光電子具有足夠的動能從陰極飛到陽極；只有當反向電壓足夠大，以至等於 -U 0 時，就是那些具有最大初動能的光電子也必須將其初動能全部用於克服電場力作功而無法到達陽極，這時光電流 I 才為零，即： 。圖 4 則可以表明：光電子的最大初動能與入射光的強度無關。
在保持飽和光電流的大小不變的條件下，改變入射光的頻率 ν 而得到的實驗曲線如圖 6 所示，實驗表明，當入射光頻率 ν 逐漸增大時，截止電壓 U 0 將隨之線性地增加，即： U 0 = αν - φ ，式中 α 是與陰極金屬材料性質無關的普適常量，而 φ 則是由陰極金屬材料性質決定的一個量。由以上得出的兩個表達式可以得到： 。即光電子的最大初動能隨入射光頻率的增加而線性地增加。
⑶對於同一種金屬，只有當入射光頻率 ν 大於一定的紅限頻率 ν 0 時，才會產生光電效應。
令 φ = αν 0 ，有 ，由此可見，對於給定的金屬材料製成的陰極，當入射光頻率低到某值 ν 0 時，光電子的最大初動能為零。若入射光頻率再降低，則無論光的強度多大，都沒有光電子產生，不發生光電效應。這個由陰極金屬材料性質決定的頻率 ν 0 ，稱為金屬的截止頻率，或紅限頻率。
⑷光電效應是瞬時發生的。
實驗發現，只要入射光的頻率 ν > ν 0 ，無論光多麼微弱，從光照射陰極到光電子逸出，這段時間不超過 10 -9 s 。光電效應的發生時間如此之短，通常稱它是瞬時發生的。
Ⅲ 小明用金屬銣為陰極的光電管，觀測光電效應現象，實驗裝置示意如圖甲所示．已知普朗克常量h=6.63×10-34J
（1）電子從金屬板上射出後被電場加速，由此可知A板為正極即為版陽極，故A錯誤；
由Ekm=hv-W0和權eUC=EKm得：eUC=hv-W0，因此當遏制電壓為零時，hvc=W0，
根據圖象可知，銣的截止頻率νC=5.15×1014Hz，
（2）根據hvc=W0，則可求出該金屬的逸出功大小W0=6.63×10-34×5.15×1014=3.41×10-19J．
（3）根據圖象求出頻率ν=7.00×1014Hz時的遏制電壓，然後根據eUC=EKm可求出光電子的最大初動能；
由Ekm=hv-W0；
解得：Ekm=6.63×10-34×7.0×1014-3.41×10-19J=1.23×10-19J，
故答案為：（1）陽極；
（2）5.15×1014；3.41×10-19
（3）1.23×10-19
Ⅳ （10分）如圖13-甲所示，是研究光電效應規律的光電管。用波長 =0.50 的綠光照射陰極K，實驗測得流過G表
（抄1）  （2）0.66mm
Ⅳ 在光電效應的實驗中，某同學用同一光電管在不同實驗條件下得到了三條光電流與電壓的關系曲線，如圖所示．
光電流恰為零，此時光電管兩端加的電壓為截止電壓，對應的光的頻率為截止頻率，可知，乙光的乙光對應的截止頻率小於丙光的截止頻率，
根據eU截= m | v | 2
Ⅵ 圖甲是利用光電管研究光電效應的電路圖,其中光電管陰極k
A、將滑動變阻器的滑動觸頭移到a端，加速電壓為零，但是有電子從K端到達A端，電流表中仍內有電流通過容，故A錯誤．
B、從K射出的光電子最大初動能與加速的電壓無關，與入射光的頻率有關，故B錯誤．
C、保持滑動變阻器滑動觸頭的位置不變，改用紫光照射陰極K，由於紫光的頻率大於藍光，一定能發生光電效應，則電流表中一定有電流通過，故C正確．
D、保持滑動變阻器滑動觸頭的位置不變，改用綠光照射陰極K，由於綠光的頻率小於藍光，不一定能發生光電效應，則電流表中不一定有電流通過，故D錯誤．
故選：C．
Ⅶ 誰可以給我詳細解釋一下光電效應
光電效應
1)概述
在光的照射下，使物體中的電子脫出的現象叫做光電效應(Photoelectric effect)。
(2)說明
①光電效應的實驗規律。
a．陰極(發射光電子的金屬材料)發射的光電子數和照射發光強度成正比。
b．光電子脫出物體時的初速度和照射光的頻率有關而和發光強度無關。這就是說，光電子的初動能只和照射光的頻率有關而和發光強度無關。
c．僅當照射物體的光頻率不小於某個確定值時，物體才能發出光電子，這個頻率螄叫做極限頻率(或叫做截止頻率)，相應的波長λ。叫做紅限波長。不同物質的極限頻率」。和相應的紅限波長λ。是不同的。
幾種金屬材料的紅限波長
金 屬 銫 鈉 鋅 銀 鉑
紅限波長(埃) 6520 5400 3720 2600 1960
d．從實驗知道，產生光電流的過程非常快，一般不超過lOe-9秒；停止用光照射，光電流也就立即停止。這表明，光電效應是瞬時的。
②解釋光電效應的愛因斯坦方程：根據愛因斯坦的理論，當光子照射到物體上時，它的能量可以被物體中的某個電子全部吸收。電子吸收光子的能量hυ後，能量增加，不需要積累能量的過程。如果電子吸收的能量hυ足夠大，能夠克服脫離原子所需要的能量(即電離能量)I和脫離物體表面時的逸出功(或叫做功函數)W，那末電子就可以離開物體表面脫逸出來，成為光電子，這就是光電效應。
愛因斯坦方程是
hυ=(1/2)mv2+I+W
式中(1/2)mv2是脫出物體的光電子的初動能。
金屬內部有大量的自由電子，這是金屬的特徵，因而對於金屬來說，I項可以略去，愛因斯坦方程成為
hυ=(1/2)mv2+W
假如hυ<W,電子就不能脫出金屬的表面。對於一定的金屬，產生光電效應的最小光頻率(極限頻率) υ0。由
hυ0=W確定。相應的紅限波長為 λ0=C/υ0=hc/W。
發光強度增加使照射到物體上的光子的數量增加，因而發射的光電子數和照射光的強度成正比。
③利用光電效應可製造光電倍增管。光電倍增管能將一次次閃光轉換成一個個放大了的電脈沖，然後送到電子線路去，記錄下來。
1．演示實驗．
將鋅板與驗電器用導線連接，用細砂紙打磨鋅板表面．把絲綢摩擦過的玻璃棒放在鋅板附近，用紫外線燈照射鋅板．
邊演示邊提問：紫外線燈打開前後，驗電器指針有什麼變化？這一現象說明了什麼問題？
引導學生分析並得出結論：光線照射金屬表面，金屬失去了電子導致驗電器指針張開一角度．
明確指出光電效應是光照射金屬表面，使物體發射電子的現象．照射的光可以是可見光，也可以是不可見光．發射出的電子叫光電子．
說明：這個實驗如果按照課本上的裝置進行效果很不理想，因為紫外線照射鋅板飛出電子時鋅板帶正電，在鋅板附近形成電場又將電子吸附回去．鋅板電勢升到很小的值就使逸出和返回的電子達到動態平衡，很難使驗電器指針明顯地張開．
2．進一步研究光電效應．
以上實驗改用很強的白熾燈照射，卻不能發生光電效應．向學生提出問題：光電效應的發生一定是有條件的，存在著一定規律．有什麼規律呢？讓我們進一步研究．
向學生介紹光電效應演示儀．在黑板上畫一示意圖，如圖所示．S為抽成真空的光電管，C是石英窗口，光線可通過它照射到金屬板K上，金屬板A和K組成一對電極與外部電路相連接．光源為白熾燈，在光源和石英窗口C之間插入不同顏色的濾光片可以改變入射光的頻率，光源的亮度可以通過另一套裝置調節．
觀察現象一：
在沒有光照射K時，電壓表有示數，電流表沒有示數，說明什麼？
明確：AK之間有電場存在，但沒有光電子逸出，說明沒有發生光電效應．
提出問題：要發生光電效應，是不是用任何頻率的光線照射都行？是不是弱光線不行，只要光的強度足夠大就行？是不是只要有足夠大的電場電壓就行？
觀察現象二：
保持AK間電壓一定，燈泡亮度一定，在窗口C前依次放上紅色、橙色、綠色濾光片，觀察到紅光照射金屬板K時沒有光電流，橙光和綠光照射時有光電流．用紅光照射時改變入射光的亮度和改變電場電壓都不發生光電效應．讓學生考慮原因．
結論一：入射光線的頻率大於等於該金屬的極限頻率 0才能產生光電效應．
觀察現象三：
逐漸減小KA間的正向電壓，直到電壓為零時，電流表仍有示數，說明光電流依然存在．如果在KA間加一反向電壓，則光電流變小，增大反向電壓，使光電流剛好為零．
提出問題；為什麼KA間沒有電場，仍然有光電流？也就是說仍然有光電子從K極板飛向A極板呢？在KA間加反向電壓，光電子在電場中受力方向如何？電場力對光電子做正功還是負功？光電子克服電場力做功和它的動能變化關系如何呢？
根據學生回答的問題引導分析：KA間沒有電場仍有光電流說明光線照射金屬板逸出的光電子具有一定的動能，一部分光電子可以到達極板A形成光電流．金屬中的電子吸收光的能量獲得動能，只有達到某一
U就可以求出光電子的最大初動能．
保持反向電壓和入射光的頻率不變，調亮燈泡，發現光電流仍然為零．此時將入射光的頻率增大，發現光電流增大，不再為零．
結論二：光電子的最大初動能與入射光的強度無關，只隨入射光頻率增大而增大．
提出問題：入射光亮度高不就是能量大嗎，金屬中的電子獲得的能量大，初動能就應該增大，但為什麼只與入射光頻率有關而與光強無關呢？
解釋這一問題：頻率一定的光，每個光子的能量為h 有關，頻率越大的光，光子的能量越大．因此電子吸收了高頻率的光子才能獲得較大的初動能．只有初動能足夠大的光電子才能克服反向電場的阻力到達極板A形成光電流．光的強度大隻是光源每秒鍾發射出光子的數目多，但如果是頻率低的光子，每個光子的能量不大，電子吸收光子獲得的能量也就較小．只不過每秒入射的光子數目多，產生光電子的數目多，所以不提高入射光的頻率就無法使光電子的最大初動能增大．
觀察現象四：給光電管電極KA間加正向電場，以高於極限頻率的光入射，保持電壓不變，增加入射光的強度，發現光電流的強度增大．
提出問題：入射光的強度大是什麼意思？光電流的強度大是什麼意思？為什麼它們之間有這樣的關系？
根據學生的回答歸納：入射光頻率不變時光的強度大是指每秒鍾入射的光子頻率一定，數目較多，因此每秒鍾飛向極板A的光電子數多，由於到達的電子電量總和多，所以光電流較大．
結論三：當入射光的頻率大於極限頻率時，保持頻率不變，則光電流的強度與入射光的強度成正比．
指出學生中可能存在的疑問：光電流的強度應該與入射光的頻率有關．頻率高，光電子的最大初動能大，光電子運動得快，光電流大．
解釋這一問題：如果入射光頻率較高但強度不大，則說明每秒鍾入射的光子數少．盡管每個光電子初動能較大，但每秒鍾到達極板A的光電子電量總和不大，因而也就不能形成較強的光電流．
說明：根據前面的實驗還可以發現，光線照射金屬表面，光電子發射幾乎是瞬時的．
3．波動理論解釋不了光電效應
（1）波動理論解釋不了極限頻率，認為光的強度由光波的振幅決定，跟頻率無關，只要入射光足夠強，就應該能發生光電效應．但事實並非如此．
（2）波動理論解釋不了光電子的最大初動能，只與光的頻率有關而與光的強度無關．
（3）波動理論還解釋不了光電效應發生的時間之短．
4．介紹愛因斯坦的光子說．
本節總結：學習這一節要注意區分一些主要的概念：光的強度、光子的能量、光電子的最大初動能、光電流的強度等．入射光的強度是和光電流的強度聯系著的，每秒發射的光子數決定了每秒逸出的光電子數；入射光的頻率是和光電子的最大初動能聯系著的，每個光子的能量E=hν
人類對於自然現象的認識是螺旋式上升的，科學理論是在不斷發現新的現象、探索新的規律中發展和完善的．
Ⅷ 如何通過實驗來研究光電效應與光照強度的關系
這個是可以這樣的。通過照射有光電效應的物質。然後對於電路中發生的電流量進行測定。這樣就可以建立光照強度和電流強度的關系式來。
通過改變不同的光照強度。從而檢測產生的電流的強度就可以得到關系式了
與用同一實驗裝置甲研究光電效應相關的資料
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發布：2025-09-15 05:03:06
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