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光电效应测普朗克常数(光电效应测普朗克常数的数据处理)
一、光电效应的发现过程
所谓光电效应是指金属在光的照射下发出电子的现象。主要研究过程如下:
赫兹在用莱顿瓶放电的实验中发现了电磁波,并确定其传播速度等于光速。
Holva Heath发现,干净绝缘的锌板在紫外光照射下获得正电荷,而带负电荷的锌板在光照射下失去负电荷。
Linner实验证明金属在紫外光下会发射电子。两年后,他进一步发现光电效应的实验规律无法用波动理论解释。
爱因斯坦提出了光量子假说,并用它来解释光电效应。
密立根仔细测量了光的频率与逃逸电子能量的关系,验证了爱因斯坦的光电效应量子公式,精确测量了普朗克常数。
二、光电效应实验
单色光投射在作为正极的金属表面,导致光电子逃逸。
如果负电压(减速电势)V施加到右电极,这个负电压的大小是电子能量的直接量度。
如果我们假设阳极发射的电子最大动能为E,那么当E=eV时,没有电子能到达阴极,所以电流I为零。v称为停止电压。
光电效应实验定律
(饱和光电流:饱和光电流的强度与入射光的强度成正比。
(截止频率的存在:对于某一种金属,只有当入射光的频率大于某一频率时,电子才能从金属表面逸出,电路中存在光电流。这个频率称为截止频率-红色极限。
松弛时间是瞬间的。当入射光频率大于截止频率时,可以立即观察到光电子。
光电效应的经典解释
物理能量积累效应的经典解释——无法解释光电效应具有爆炸性的实验现象。
经典理论能量累积估算结果——金属板上有很多原子,每个原子吸收能量,照射金属时产生光电流需要~个。
光电效应实验结果——光电流是由光照产生的,产生光电流的时间为t。
确定光强度的电子能量的经典理论与实验不一致。——光电子能量只与频率有关,与振幅无关,经典理论无法解释。
三.光电效应的量子解释
爱因斯坦发展了普朗克的量子理论。提出光量子的概念,成功解释了光电效应,并获得诺贝尔物理学奖。
普朗克
普朗克在解释黑体辐射时,假设电磁场与物质之间的能量交换是以不连续(能量光子)的形式实现的,能量光子以不连续的方式从光源发出,但仍以波的形式传播。
爱因斯坦的光量子假说:光和原子、电子一样,也是颗粒状的。光是以光速C运动的粒子流,称为光量子。和普朗克的能量量子一样,每个光子的能量是e=HV。根据相对论的质能关系,每个光子的动量为p=e/c=h/。
爱因斯坦对光电效应的量子解释
光电效应能否产生——取决于光频,光电子获得的能量与光强无关,与频率有关。
光电方程
光电效应的本质——光子的内在属性(波粒二象性)决定了阈值。光既有粒子又有涨落,即波粒二象性。
光的强度只决定光子的数量,而不是逃逸电子的能量。
光电效应的瞬时性;
当电子一次吸收一个光子时,它们获得高压能量,并立即从金属表面逃逸,没有明显的时滞。
四.意义
爱因斯坦用光q完美地解释了光电效应
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