为了解释光电效应 , 爱因斯坦在能量子假说的基础上提出光子理论 , 提出了光量子假设 。
4、爱因斯坦的光量子假设
(1)内容
光不仅在发射和吸收时以能量为hν的微粒形式出现 , 而且在空间传播时也是如此 。 也就是说 , 频率为ν 的光是由大量能量为 E =hν的光子组成的粒子流 , 这些光子沿光的传播方向以光速 c 运动 。
(2)爱因斯坦光电效应方程
在光电效应中金属中的电子吸收了光子的能量 , 一部分消耗在电子逸出功W0 , 另一部分变为光电子逸出后的动能 Ek。 由能量守恒可得出:
W0为电子逸出金属表面所需做的功 , 称为逸出功 。 Wk为光电子的最大初动能 。
(3)爱因斯坦对光电效应的解释
①光强大 , 光子数多 , 释放的光电子也多 , 所以光电流也大 。
②电子只要吸收一个光子就可以从金属表面逸出 , 所以不需时间的累积 。
③从方程可以看出光电子初动能和照射光的频率成线性关系
④从光电效应方程中 , 当初动能为零时 , 可得极限频率:
爱因斯坦光子假说圆满解释了光电效应 , 但当时并未被物理学家们广泛承认 , 因为它完全违背了光的波动理论 。
5、光电效应理论的验证
美国物理学家密立根 , 花了十年时间做了“光电效应”实验 , 结果在1915年证实了爱因斯坦光电效应方程 , h 的值与理论值完全一致 , 又一次证明了“光量子”理论的正确 。
6、展示演示文稿资料:爱因斯坦和密立根
由于爱因斯坦提出的光子假说成功地说明了光电效应的实验规律 , 荣获1921年诺贝尔物理学奖 。
密立根由于研究基本电荷和光电效应 , 特别是通过著名的油滴实验 , 证明电荷有最小单位 。 获得1923年诺贝尔物理学奖 。
点评:应用物理学家的历史资料 , 不仅有真实感 , 增强了说服力 , 同时也能对学生进行发放教育 , 有利于培养学生的科学态度和科学精神 , 激发学生的探索精神 。
光电效应在近代技术中的应用
(1)光控继电器
可以用于自动控制 , 自动计数、自动报警、自动跟踪等 。
(2)光电倍增管
可对微弱光线进行放大 , 可使光电流放大105~108倍 , 灵敏度高 , 用在工程、天文、科研、军事等方面 。
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