光电效应及光电效应方程的应用【优秀6篇】

在现实学习生活中，是不是听到知识点，就立刻清醒了？知识点是知识中的最小单位，最具体的内容，有时候也叫“考点”。哪些才是我们真正需要的知识点呢？以下是人见人爱的小编分享的光电效应及光电效应方程的应用【优秀6篇】，在大家参照的同时，也可以分享一下给您最好的朋友。

光电效应 篇1

1、光电效应现象证明了光具有：粒子性。

2、光电效应是物理学中一个重要而神奇的现象。在高于某特定频率的电磁波（该频率称为极限频率threshold frequency）照射下，某些物质内部的电子吸收能量后弹出而形成电流，即光生电。

3、光电现象由德国物理学家赫兹于1887年发现，而正确的解释为爱因斯坦所提出。科学家们在研究光电效应的过程中，物理学者对光子的量子性质有了更加深入的了解，这对波粒二象性概念的提出有重大影响。

（来源：文章屋网 ）

光电效应范文 篇2

关键词：光电效应；两类常见问题；看法

中图分类号：G632 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2012）09-235-02

光电效应规律与光子说是高中物理选修教学中的一个重点内容，是学生体验物质本质发现的曲折历程和不断深化认识光现象的一个上佳素材，也是波粒二象性得以理解的一个基础平台。但限于中学阶段物理知识层次要求和高中学生的理解水准，教材没有详尽阐述其产生机理。这就产生了教学实践中的一些模糊认识，成为诸多师生的一个难点。本文就其中两类有争议的问题谈谈看法，以供参考。

一、关于金属的逸出功

在很多教辅资料和教师的教学范例中经常存在这类命题：

关于光电效应的说法中，正确的有

A.要使光电效应发生，入射光子的能量必须大于原子的电离能

B.……

C.……

D.……

关于这类选择题的A选项，有部分老师认为命题不科学，原因是题目混淆了逸出功和原子的电离能的关系。他们认为光电效应是金属内自由电子吸收光子脱离金属成为光电子[1]，电离是原子中束缚电子获得能量脱离核束缚成为游离态电子，虽然两者都需要克服“外力”做功，都可以吸收光子获得能量去克服“外力”做功，但两者本质上没有联系，逸出功数值与电离能多少没有关系，因而无法回答此类命题。那么，发生光电效应现象的是金属内的自由电子还是束缚电子呢？下面笔者从两个方面来进行论证：

1、假设吸收光子的是处于静止的自由电子，其质量为 ，在吸收光子后运动时质量为 ，速度为 ，根据爱因斯坦的光子说，一个光子的能量 被一个电子完全吸收，此过程要遵循能量守恒定律，即 ·····（1）

而根据狭义相对论，物体以速度 运动时的质量 与静止时质量 之间的关系为

······························（2）

由（1）（2）两式可得

同时，对于这一过程，可以将光子与电子的作用过程当做是碰撞过程，要遵循系统动量守恒定律，即 ······························（3）

由（2）（3）两式可得

根据能量守恒定律和动量守恒定律得出的结果是不一致的，这只能说明这一假设过程是不可能发生的，即处于静止状态的自由电子不能吸收光子。

2、假设吸收光子的是处于运动状态的自由电子，其质量为 ，速度为 ，在吸收光子后质量为 ，速度为 ，为了讨论简单起见，现假定光子与电子发生作用的过程是一维的，且作用前光子与电子动量方向一致。则对该过程应用能量守恒定律有：

······················（4）

且 ···························（5）

由（4）（5）两式可得

对该过程应用动量守恒定律有 ··············（6）

由（5）（6）两式可得

光电效应 篇3

论文关键词：验电器，演示，光电效应，实验

演示不能成功的原因，除了锌板表面灰层或氧化层的影响（宜用细砂纸把它打磨光亮）之外，主要是锌板表面附近的负电荷的影响。当光电子离开锌板后，在锌板表面附近的空气中形成负电荷区域。这些负电荷产生的电场将阻止光电子逸出锌板。随着逸出的光电子数目的增加，这种阻碍光电子逸出的作用就愈强，于是在极短的时间内便达到动态平衡，宏观上就不再有光电子逸出锌板。这样，锌板与负电荷区域维持约有数伏特的电势差。或者说，锌板虽带正电荷但并不足够多，延长照射时间也不能增加锌板的净带电量。其次是指针式验电器的灵敏度不够高。指针张开一定的角度需要一定量的电荷，从实验测试来看，是需要一定的启动电压（电势差），亦即指针与外壳之间的电压。经测试证实，中学物理实验室常用的指针式验电器，其启动电压至少在两千伏以上，随验电器的大小以及材料的不同而不同，并受测量时空气的温度、湿度的影响。可以想象出，波长在0.2μm左右的紫外线光子，其能量充其量也只有6eV左右，它不可能使锌板与验电器外壳之间产生两千伏以上的电势差。所以锌板虽带正电荷而验电器指针不会张开。也有的老师撰文介绍用X射线照射锌板使验电器指针张开，根据爱因斯坦的光电效应方程是有道理的，然而只要实际做一做就会容易地发现，验电器张开指示是感应圈的高压（一般是负极端离锌板近些）使验电器感应起电的假象，只要接通感应圈电源，去掉X射线管与用X射线照射的效果对比一下就可以证实。这是因为空气分子、空气中的负离子的影响足以使X射线产生的光电效应仍然不可能产生千伏以上的电势差来启动验电器。所以，启动验电器需要清除锌板周围的负电荷或者给验电器加上一定的启动电压。

针对上述原因，采用以下两种简便易行的新方法，经教学演示验证，获得了非常好的演示效果。现介绍如下。

方法一： 清除锌板周围的负电荷

在锌板前面放一个装在绝缘支架上的铜丝网。演示前先给铜网带上正电荷，用来吸走锌板周围的负电荷，清除或大大减弱负电荷区的影响，如图1（a）所示。由于铜网所带正电荷会使验电器受到静电感应，需要适当调整验电器与铜网间的距离使验电器指针处于即将张开的临界状态。这样，紫外线一照射到锌板，验电器就立即张开。此法在空气干燥时很容易成功，缺点是重复演示时，需给铜网补充正电荷并重新调整它与验电器间的距离，实验结束后也需补充讲解铜网装置的作用。

方法二：给验电器加接启动电压

在验电器外壳与铜丝网之间接上直流高压电源，如图1(b)所示，在20→←00V~5000V的范围内调整电压的大小，使验电器处于即将开启状态。如果没有可调直流高压电源，可用氦

图1 清除锌板表面附近负电荷的两种新方法

氖激光器的电源或别的高压电源代之，适当加大验电器与铜网间的距离也可使验电器处于将开启状态。紫外线一照射锌板，验电器就张开。此法不受空气潮湿影响，极易成功。不过由于引入高电压，要特别注意安全。

光电效应 篇4

1、瞬时性：电子的逃逸是瞬时的。

2、是否逃逸与光的强度无关，只与频率有关。

3、不同的金属有不同的最大频率和逸出功。电子有动能Ek=hv-W（h为普朗克常量，W为逸出功）。

光电效应 篇5

关键词：荧光灯；频闪；原理；危害

荧光灯频闪会造成一定的危害，在原理的处理上，可以通过对深层次的原因分析，从电光源光通量的波动程度来分析，在深度的掌握上，可以实现对技术的整体认知，尤其是频闪效应跟电光源种类，及其技术性能具有直接的关系，不同种类与不同技术性能的电光源，其频闪与频闪效应程度也不同。

一、简述荧光灯频闪产生的危害性

1、眼睛伤害的具体表现。眼睛在光强不断变化的有频闪的光源下工作学习，视觉系统需要不断地调节眼球瞳孔的大小来保证视网膜光照度的稳定性和成像的清晰度，这将使瞳孔括约肌因过度使用而疲劳，从而对眼球的光学系统部分造成损伤。其次，因瞳孔括约肌的调节频率跟不上光强闪烁的速度，因而到达视网膜的光强必然有一定的波动。在这种有频闪的光源下工作学习，轻者产生眼疲劳，酸痛，重则造成视觉系统的损伤。尤其是学生上课的教室，其照明普遍采用日光灯，对日光灯的闪烁现象就更应引起我们的重视。

2、错觉产生的巨大影响。产生错觉在工厂，这种频闪效应的危害也十分严重，会使人产生错觉。比如，会把正常高速转动的物体看成慢转甚至反转，把高速飞行的球看成是断续的。如在有转动物体的车间。在电光源的频闪频率，与运动(旋转)物体的速度(转速)成整倍数关系时。运动(旋转)物体的运动(旋转)状态，就会产生静止、倒转、运动(旋转)速度缓慢，以及上述三种状态周期性重复的错误视觉，引发工伤事故。例如，制衣行业的缝纫机操作工，将高速上下运动的针头，错觉为静止状态，不慎将手指扎伤；机加工行业机床操作工，对正向旋转的车刀，错觉为倒转。而进行紧急换向操作，损坏工件、刀具，甚者造成人员伤亡。

3、生产效率的低下。频闪效应会引发视觉疲劳、偏头痛。特别是机械行业采用高压汞(钠)灯，和轻工、食品、印刷、电子、纺织等行业，普遍采用直管型(电感式)日光灯的照明场合尤为明显。例如，流水线上的插件操作工，容易因视觉疲劳、眼花，引起偏头痛。产生定位困难情形，生产效率低下[1]。

二、阐述频闪产生的原理

1、电光源供电电源频率低。白炽灯、高压汞(钠)灯、直管型(电感式)日光灯。在现阶段， 绝大多数由50hz工频正弦交流电，直接向电光源的发光体供电。 其频闪频率为50Hz*2＝100Hz,并且呈正弦波规律波动。

2、电光源供电电压波动大。 我国现阶段工频交流电源， 瞬时电压值波动幅度在10%-20%之间，大大加重了频率为100Hz,呈正弦波规律波动的频闪深度。

3、电光源技术性能落后。白炽灯为灯丝直接加热发光的热辐射性光源，发光体的发光功率，必然随供电电源的频率，呈正弦波规律波动。高压汞(钠)灯，直管型(电感式)日光灯，虽然是气体放电发光的电光源。但由于其启动与点燃均采用电感式镇流器(不具备 AC-DC-AC变频功能)。所以，气体放电发光体的放电功率，必然随供电电源的频率，呈正弦波规律波动[2]。

4、工作原理把控。当开关接通的时候，电源电压立即通过镇流器和灯管灯丝加到启辉器的两极。220伏的电压立即使启辉器的惰性气体电离，产生辉光放电。辉光放电的热量使双金属片受热膨胀，两极接触。电流通过镇流器、启辉器触极和两端灯丝构成通路。灯丝很快被电流加热，发射出大量电子。这时，由于启辉器两极闭合，两极间电压为零，辉光放电消失，管内温度降低；双金属片自动复位，两极断开。在两极断开的瞬间，电路电流突然切断，镇流器产生很大的自感电动势，与电源电压叠加后作用于管两端。灯丝受热时发射出来的大量电子，在灯管两端高电压作用下，以极大的速度由低电势端向高电势端运动。在加速运动的过程中，碰撞管内氩气分子，使之迅速电离。氩气电离生热，热量使水银产生蒸气，随之水银蒸气也被电离，并发出强烈的紫外线。在紫外线的激发下，管壁内的荧光粉发出近乎白色的可见光[3]。

三、探讨防止频闪产生危害的对策

1、提高驱动电光源。改进电光源频闪的根本技术对策，是提高驱动电光源发光体发光的驱动电功率频率，使其达到40KHz以上。从宏观技术角度上讲，提高驱动电光源发光体发光的驱动电功率频率的措施很多，但在现阶段，有些技术措施根本不可能实现，或实现成本较高[4]。最为可能、最为经济，也是最为有效的途径，是选择具有交流－直流－交流(AC-DC-AC)频率变换功能的新型电光源。

2、应用环境的整体感知。在减少危害性方面，通过综合考虑各种参数的应用，尤其是从电光源的应用环境着手，充分考虑个性综合要素。综合考虑电光源应用环境、光通亮(亮度)、显色性能、频闪效应、节能效果、性能价格比、照明质量等等因素[5]。本文选择具有交流－直流－交流( AC-DC-AC)频率变换功能的新型电光源。通过科学的照明工程设计，辅之选择使用性能优越的照明灯具。就能消除频闪效应，构建明亮、舒适的绿色照明环境。

3、电功频率的控制技巧。高频率节能灯的基本原理，是采用具有交流－直流－交流( AC-DC-AC)频率变换功能的全电子镇流器[6]。将50Hz、220V工频交流电，整流变成平滑的直流电，经变频振荡器将直流变换成40KHz以上的高频交流电。加在三基色荧光灯管上，驱动荧光灯管放电发光。因驱动电功率频率高、波动小，荧光灯管的频闪深度小于5%,没有频闪效应。驱动荧光灯管放电发光的电功率频率，应在 40KHz-80KHz之间[7]。在此范围之内频率越高，荧光灯管的频闪深度越小，频闪效应越小，危害牲越小。

四、总结

通过对荧光灯频闪产生的原理及危害的理论探讨和实践研究，在功率的整体把握上，尤其是电子变换频率的处理能力，维持在40KHZ以上，降低频闪的深度，从而有效减少频闪的危害性，更好服务现代经济社会发展的需求，提高荧光灯管的发光效率，降低电耗，构建明亮、舒适绿色照明环境。

【参考文献】

[1]赵勇；减轻日光灯频闪效应危害的方法；农业知识；2007年第34期

[2]刘红梅；日光灯法测异步电动机的转差率；新课程(中);2011年第06期

[3]徐龙坤；两种日光灯低温低压启动；节能电路电器；1997年第05期

[4]叶荣南；从光学的角度看LED[A];2007年中国（厦门）LED照明与装饰论坛暨城市夜景建设研讨会论文集[C];2007

[5]曹帆；房媛；邹念育；调光脉冲占空比对LED灯具光性能的影响[A];海峡两岸第十八届照明科技与营销研讨会专题报告暨论文集[C];2011

光电效应范文 篇6

物

理部分的重点。新课程标准人教版教科书《物理》3-5中，对《光电效应规律》有比以前教

材更科学、完整、详细的介绍和讨论。然而由于多种原因，教师在教学中以及教辅书中，对

光子说与《光电效应规律》的解读，不正确、不科学、不完整、不恰当引起的现象比较常见

……

1　光电效应实验规律与光子说

从1887年赫兹在研究电磁波实验中偶尔发现光电效应后，许多物理学家相继进行了实验研究

，发现了以下光电效应实验规律：

(1)存在着饱和光电流。光照条件不变情况下，随着光电管两端电压增大，光电流趋于一

个饱和值。入射光越强，饱和光电流越大。

(2)存在着截止频率。同一金属材料阴极，当入射光的频率小于某一数值νc——截止频率

时，无论光的强度如何变化，阴极不再有电子逸出，不发生光电效应。不同金属的截止频率

νc不同。

(3)遏止电压与入射光频率有关，与光的强度无关。同一金属材料阴极，产生光电效应时

光电管两端使光电流刚好为零的反向电压——遏止电压Uc只随入射光频率增大而增大。

(4)光电效应具有瞬时性。当入射光频率大于截止频率时，从光照射到产生光电子，几乎

不需要时间，与入射光的强度无关。精确测量表明从光照射到产生光电子的时间不超过10

-9 s。

除第1条外，光的经典电磁理论都不能很好解释。爱因斯坦在普朗克量子观点基础上进一步

提出了光子说。按爱因斯坦理论，金属中电子吸收一个光子获得能量hν，这能量中一部分

用来克服金属的逸出功W0，剩下部分表现为逸出金属后电子的初动能Ek。有

hν=[SX(]1[]2[SX)]mv20+W0，

其中W0为金属的逸出功，Ek=[SX(]1[]2[SX)]mv20是光电子最大初动能。这就

是著名的爱因斯坦光电效应方程。光子说成功地解释了光电效应的每一条实验规律。

2　科学解读光电效应实验规律

爱因斯坦光子说使物理学理论与光电效应实验规律之间有了很好的统一。但是在中学物理教

学中，对一些相关的物理概念、光电效应实验规律、光子说的理解不正确、不科学、不到位

，出现了一些不该出现的现象。

2.1　饱和光电流与入射光强度的关系

在教学中，无论是课堂上，还是教辅资料里，经常发现类似这样的命题：

用某一频率的绿光照射某金属时恰好能产生光电效应，则改用强度相同的蓝光和紫

光分别照射该金属，下列说法正确的是

A。用蓝光照射时产生的光电子最大初动能比用紫光时小

B。用蓝光和紫光分别照射相同时间则分别产生的光电子数相同

C。用蓝光照射在相同时间产生的光电子数比用紫光时多

D。用紫光照射在相同时间产生的光电子数比用蓝光多

命题中除A选项是为了说明对同一金属产生的光电子最大初动能与入射光频率有关

，其余B、C、D三选项则是为了说明对同一金属在相同时间里产生光电子数由入射光强度决

定。因此通常给出答案A和B。

笔者认为，光电效应规律中“入射光越强，饱和光电流越大”或者说“ 入射光越强，相同

时间内产生的光电子数越多”这一结论，是有条件的——同种(相同频率)光照射同种金属。

对于不同种光，根据光子说，首先相同的能量有不同数目的光子，即相同强度的不同光在相

同时

间里发射的光子数是不同的。照射到金属表面的光子数直接影响着产生光电子数的多少。再

说照射到金属表面的光子并不是都能产生一个光电子。对不同频率的入射光，由于每个光子

的实际能量不同，照射到金属表面后被电子吸收而能使电子成为光电子的概率肯定不同。可

以认为相同数目的紫光光子照射上述金属表面产生的光电子数一定比蓝光多。因此命题中的

B、C、D的选项是对相同能量(相同强度相同时间)的蓝光与紫光，照射到同一金属表面

时不同的光子数与每个光子能产生光电子的不同概率综合后产生的结果进行选择。也就是说

B、C、D选项通常都具有不确定性，无法正确选择。这是不正确解读光电效应规律而命

题的结果。

2.2　金属的逸出功

教学中也经常发现类似如下命题：

关于光电效应的说法中，正确的有

A。要使光电效应发生，入射光子的能量必须大于原子的电离能

B。……

C。……

D。……

尽管不同教辅资料、不同的命题的答案不相同，但“A”选项还是有相当的“市场”，

且这一类命题的共同点都是将逸出功与原子的电离能联系起来了。

首先在产生光电效应时，金属内自由电子吸收一个光子后，为了逸出金属表面必须克服金属

表面层阻力做功。由于吸收光子后不同电子在金属表面内“深度”与逸出的“路径”不同，

因此

吸收光子后不同电子逸出金属表面克服金属表面层阻力做功多少不同。其中某些电子在吸收

光子后逸出金属表面成为光电子过程中，克服金属表面层阻力做功具有最小值，这种使电子

脱离某种金属所做功的最小值叫这种金属的逸出功。

而在原子电离时，按原子光谱理论，如最简单的氢原子，玻尔理论表明当基态氢原子吸收一

个能量大于等于13.6 eV的光子时，该氢原子核外电子会电离成游离态电子。虽然处于

不同定态的氢原子电离时需要吸收光子的能量最小值不同，但吸收光子的能量都必须足以(

大于等于)使核外电子用来克服原子核对电子的引力(束缚)做功至完全脱离核的束缚。这

种使原子核外电子完全脱离核的束缚成为游离态电子需要的最小能量叫电离能。

笔者认为，光电效应是金属内自由电子吸收光子脱离金属成为光电子，电离是原子中束缚电

子获得能量脱离核束缚成为游离态电子，虽然两者都需克服“外力”做功，都可以吸收的光

子获得能量去克服“外力”做功，但两者本质上没有联系，逸出功数值与电离能多少毫无关

系。无法回答命题中问题，命题不科学。

2.3　光电效应方程的两个意义

爱因斯坦光子说理论认为，金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部

分用来克服金属表面层内对电子逸出过程的阻碍作用做的功，剩下部分表现为电子逸出金属

后的初动能。有

hν=[SX(]1[]2[SX)]mv20+W0，

通常认为其中W0为金属的逸出功，[SX(]1[]2[SX)]mv20是光电子最大初动能，并久而

久之使这不但成为是对著名的爱因斯坦光电效应方程的解读定势，而且已经被成为是唯一的

解读。笔者认为，在爱因斯坦的光子说理论基础上建立起来的光电效应方程，具有更普遍意

义——对不具有最大初动能光电子，从金属内吸收光子到逸出金属表面成为光电子过程的能

量关系同样成立。只是W0为对应电子实际用来克服金属表面层内对电子逸出过程的阻碍作

用做的功(大于等于最小值——金属的逸出功)，[SX(]1[]2[SX)]mv20是该光电子初动能

(小于等于最大初动能)。

由于前一解读定势在相关光电效应方程应用的定量计算中不断得到强化，往往对光电效应方

程的普遍意义反被忽略，这是不完整的。

2.4　遏止电压与入射光频率关系的图象

在光电效应实验研究中，光电子最大初动能与入射光频率关系是通过遏止电压与入射光频率

关系反映出来。形象、直观的遏止电压与入射光频率关系就是Uc-ν图象。但在有的教辅

书、练习资料甚至教材里，“为了作图方便”坐标轴交点不选坐标原点。如新课程标准人教

版教科书《物理》3-5第34页中，图17。2-4例题的Uc-ν图象。如图1.

笔者认为，仅仅“为了作图方便”，让“两个坐标轴的交点没有选在原点”的方法有点“化

直观为不直观”的做法会得不偿失，并不恰当。比较坐标轴交点选择在原点，如图2所示，

作出的Uc-ν图象，不但真正形象、直观地揭示了遏止电压与入射光频率线性关系、反映

出截止频率概念，还能通过图象的延长线(用虚线表示它的非实验性)与纵轴交点读数-U0

，计算这种金属的逸出功W0，

W0=eU0，

这与通过截止频率计算金属逸出功不但有同工异曲效果，而且可以成为引导学生“创意”运

用物理图象，解决问题的一个案例。

3　爱因斯坦光子说意义

爱因斯坦光子说理论可以认为完全是在普朗克的量子论基础之上进一步发展起来的，虽有“

完善”之功效，却几乎没有“创新”之意，但其在量子力学建立过程中的意义是十分关键的

。光子说成功解释光电效应实验规律结果，不但表明了爱因斯坦本人对普朗克量子论的接受

，而且更重要的是它宣告量子论不但在其“诞生地”热辐射领域有无法取代的地位，而且在

其它领域——对光电效应现象解释也取得了十分的成功。这是对量子论是一种科学理论的最