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光电效应练习题

说明：适合只选3-5的学生做

1.（单选题）用强度相同的红光和蓝光分别照射同一种金属，均能使该金属发生光电效应．下列判断正确的是（）

A．用红光照射时，该金属的逸出功小，用蓝光照射时该金属的逸出功大

B．用红光照射时，该金属的截止频率低，用蓝光照射时该金属的截止频率高

C．用红光照射时，逸出光电子所需时间长，用蓝光照射时逸出光电子所需时间短

D．用红光照射时，逸出的光电子最大初动能小，用蓝光时逸出的光电子最大初动能大2.（多选）图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象．由图象可知()

A．该金属的逸出功等于E

B．该金属的逸出功等于hν0

C．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为E

D．入射光的频率为ν0/2时，产生的光电子的最大初动能为E/2

3.（多选）关于光电效应，下列说法正确的是：

A．某种频率的光使金属发生光电效应，若增加入射光的强度，则单位时间内发射的光电子数增加

B．光电子的能量只与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关

C．当入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应

D．一般需要用光照射金属几分钟到几十分钟才能产生光电效应

E．入射光的频率不同，同一金属的逸出功也会不同

4.（单选题）现有a、b、c三束单色光，其波长关系为λa∶λb∶λc＝1∶2∶3。当用a光束照射某种金属板时能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为3E k，若改用b光束照射该金属板，飞出的光电子最大动能为E k，当改用c光束照射该金属板时

A．能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为E k

B．能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为E k/2

C．能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为E k/3

D．由于c光束光子能量较小，该金属板不会发生光电效应

5.（单选题）现有a、b、c三束单色光，其波长关系为λa>λb>λc.用b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应．若分别用a光束和c光束照射该金属，则可以判定

A．a光束照射时，不能发生光电效应

B．c光束照射时，不能发生光电效应

C．a光束照射时，释放出的光电子数目最多

D．c光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最小

6. (多选)光电效应实验的装置如图13所示，则下面说法中正确的是() A．用紫外光照射锌板，验电器指针会发生偏转

B．用绿色光照射锌板，验电器指针会发生偏转

C．锌板带的是负电荷

D．使验电器指针发生偏转的是正电荷

7.（单选题）入射光照到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而保持频率不变，那么（）

A．从光照至金属表面到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加；

B．逸出的光电子的最大初动能将减小；

C．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减小；

D．有可能不发生光电效应。

8.（单选题）关于光电效应有如下几种陈述，其中正确的是：（）

A．金属电子的逸出功与入射光的频率成正比；

B．光电流强度与入射光强度无关；

C．用不可见光照射金属一定比可见光照射金属产生的光电子的初动能要大D．对任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应。

9. (多选)用绿光照射一光电管，能产生光电效应，如果需要增大光电子到达阳极时的速度，可采用的方法是（）

A．改用红光照射． B．增大绿光强度．

C．增大正向电压． D．改用紫光照射．

10. (多选)一金属表面在某种光的照射下有光电子逸出，如果增大此种入射光的强度，则

A．逸出的光电子最大初动能增大

B．逸出的光电子最大初动能不变

C．单位时间内逸出的光电子数减少

D．单位时间内逸出的光电子数增加

11.（单选题）如图所示，电路中所有元件完好，光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过，某同学分析可能的原因有①入射光太弱；②入射光波长太长③光照时间太短④电源正负极接反。下列选项中，均有可能的是( )

A．①③

B．②④

C．①②

D．③④

12.（单选题）用如图所示的光电管研究光电效应的实验中，用某种频率的单色光a照射光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转。而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，那么

A．a光的波长一定大于b光的波长

B．增加b光的强度可能使电流计G的指针发生偏转

C．只增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大

D．用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电流是由d到c

13.(多选)一含有光电管的电路如图甲所示，乙图是用a、b、c光照射光电管得到的I﹣U图线，Uc1、Uc2表示截止电压，下列说法正确的是（）

A．甲图中光电管得到的电压为正向电压

B．a、b光的波长相等

C．a、c光的波长相等

D．a、c光的光强相等

14.（多选）在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线（甲光、乙光、丙光），如图所示。则可判断出

A.甲光的频率大于乙光的频率

B.乙光的波长大于丙光的波长

C．丙光对应的遏止电压大予乙光的遏止电压

D.甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能

15.（多选）如图所示是用光照射某种金属时

逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变

化图线，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，由图

可知（）

A．该金属的极限频率为4.27×1014Hz

B．该金属的极限频率为5.5×1014 Hz

C．该图线的斜率表示普朗克常量

D．该金属的逸出功为0.5 eV

16.铝的逸出功为W0=6.72×10-19 J，用波长λ=200nm的光照射不带电的铝箔，发生光电效应，此时铝箔表面带（选填“正”或“负”）电．若用铝箔制作光电管，普朗克常量h=6.63×10-34J?s，则它的遏止电压为V （结果保留二位有效数字）．

17.用波长为的单色光照射金属钨，发出的光电子的最大初动能为EK。当改用

波长为的单色光照射金属钨时，发出的光电子的最大初动能为________，金属钨的截止频率是_______。已知真空中的光速和普朗克常量分别为c、h。

18.（06年上海卷）利用光电管产生光电流的电路如图所示。电源的正极应接在端（填“a”或“b”）；若电流表读数为8μA，则每

秒从光电管阴极发射的光电子至少是个（已知电子

电量为 l.6×10 -19 C）。

试卷答案

1.D

2.ABC

3.ABC

4.C

5.A

6.AD

7.C

8.D

9.CD

10.BD

11.B

12.C

13.AC

14.BC

15.AC

16.正 2.0

17.

18.答案：a，5×1013

光电效应实验报告

南昌大学物理实验报告学生姓名：黄晨学号：5502211059 专业班级：应用物理学111班班级编号：S008实验时间：13时00 分第3周星期三座位号：07 教师编号：T003成绩：光电效应一、实验目的 1、研究光电管的伏安特性及光电特性；验证光电效应第一定律； 2、了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解； 3、验证爱因斯坦方程，并测定普朗克常量。二、实验仪器普朗克常量测定仪三、实验原理当一定频率的光照射到某些金属表面上时，有电子从金属表面逸出，这种现象称为光电效应，从金属表面逸出的电子叫光电子。实验示意图如下图中A,K组成抽成真空的光电管，A为阳极，K为阴极。当一定频率v的光射到金属材料做成的阴极K上，就有光电子逸出金属。若在A、K两端加上电压后光电子将由K定向的运动到A，在回路中形成电流I。当金属中的电子吸收一个频率为v的光子时，便会获得这个光子的全部能量，如果这些能量大于电子摆脱金属表面的溢出功W，电子就会从金属中溢出。按照能量守恒原理有

南昌大学物理实验报告学生姓名：黄晨学号：5502211059 专业班级：应用物理111 班级编号：S008实验时间：13 时00分第03周星期三座位号：07 教师编号：T003成绩：此式称为爱因斯坦方程，式中h为普朗克常数，v为入射光频。v存在截止频率，是的吸收的光子的能量恰好用于抵消电子逸出功而没有多余的动能，只有当入射光的频率大于截止频率时，才能产生光电流。不同金属有不同逸出功，就有不同的截止频率。 1、光电效应的基本实验规律（1）伏安特性曲线当光强一定时，光电流随着极间电压的增大而增大，并趋于一个饱和值。（2）遏制电压及普朗克常数的测量当极间电压为零时，光电流并不等于零，这是因为电子从阴极溢出时还具有初动能，只有加上适当的反电压时，光电流才等于零。

浅谈光的粒子性

一、浅谈光的粒子性序人类的认识往往是在曲折中前进的，对光的认识也是如此。最初，人们对光的本质的认识有两种观点，一种认为光是一种波，而另一种观点认为光是一种粒子，即有光的粒子说和波动说两种说法并存。牛顿认为光是一种匀质硬性小球，这种观点能够较好地解释光的反射、折射及光的直线传播现象。但随着光的干涉、衍射现象的发现，使光的波动说又占了上风；而光电效应的发现，使光的粒子说又重新登上了历史的舞台。但麻烦随之而来，因为光的粒子说无法解释干涉、衍射现象，而光的波动说也无法解释光电效应。于是，有聪明人把波动性和粒子性这两种截然不同的特性揉在一起，创造出了所谓的光的波粒二象性，并且自以为对物质的认识又前进了一大步，这还不算，他们又进而推广认为一切物质都有波粒二象性，这恐怕也是没有办法的办法。就在人们为波粒二象性这种新提法而洋洋自得的时候，殊不知，却丧失了一次认识光子内部结构的极好机会。而此后，人们若要揭示光的本性，就要承受更大的压力，排除更多的干扰，做更多不必要的工作。本文将从光的干涉、衍射现象入手，全面揭示光的本性－－粒子性…… 1、光的本性――粒子性光的本性是什么？这个问题似乎无需讨论。物理学家会告诉你，光具有波粒二象性，是一种物质波；实际上一切物体都具有波动性，只不过宏观物质的物质波较短，更多时候其表现出粒子性而已。这样

的回答不禁使人想起一个幽默：有人问：“地球为什么是圆的？” 答曰：“因为它在转” 又问：“地球为什么在转？” 答曰：“因为它是圆的” 光是什么？━━光是一种物质波。光为什么是物质波？━━因为它有波粒二象性。光为什么有波粒二象性呢？━━因为它是一种物质波。我们痛心地发现，这个简单的近乎无聊的逻辑被人滥用到了令人吃惊的程度，在当今物理学中，似乎不谈物质波、相对论就显得落伍、水平不高什么的。那么，物质波是什么东西呢？恐怕只有极少数的聪明人才知道！我从来就认为光是一种粒子。这种观点可以解释光的直线传播、反射等等现象，但是光子说的确“无法解释光的干涉、衍射现象”。长久以来，我一直在思考如何解释这个问题，而光的干涉现象、衍射现象无疑是建立光子说的最大障碍。所以要想建立光子说，必须首先突破干涉现象、衍射现象的瓶颈。如何认识光的干涉现象、衍射现象呢？我们认为需要从两个方面入手，一方面是光子内部结构问题，另一方面是引力场的问题，这两方面要统筹考虑。。牛顿的光子说仅仅把光子看作一种简单的匀质硬性小球，这实际上是对光子的内部复杂结构认识不足，我们认为，光子并不是“匀质硬性小球”，它有极其复杂的内部结构，而光的干涉现象和衍射现象实际上是我们通过引力场认识光子内部结构的极好机会。

光电效应例题汇总

右图中，锌板带正电，验电器也带正电。光电效应中，金属板发射出来的电子叫光电子，光电子的定向移动可以形成光电流。相关知识：电磁波按照频率依次增大（波长依次减小）的顺序排列：无线电波→红外线→可见光→紫外线→x射线→γ射线可见光又分为7中颜色：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。光的频率和颜色是对应关系，一个频率对应一种光的颜色。单色光就是单一频率的光。光照强度：单位时间内照射到单位面积上的光的能量。（光线和接收面垂直时）通俗讲，光照强度大就是光线密集的意思。房间里开一盏灯时没有开两盏灯光照强度大。光电效应的规律：（右图为研究光电效应的电路图） 1．光电管中存在饱和电流。当光照强度、光的颜色一定时，光电流随着AK极之间的电压增大而增大，但是当电压增大到一定程度以后，光电流就不再增大了，光电流能达到的最大值叫饱和电流。控制光的颜色，饱和电流与光照强度有关，光照越强则饱和电流越大。 2．光电管两端存在着遏止电压。当A、K极之间电压为零时，光电流并不为零。当在A、K极加反向电压时，即A极为负极板，K极为正极板时，光电子在两极之间减速运动。反向电压越大，光电流越小，当反向电压达到某一值时，光电流消失，能够使光电流消失的反向电压叫遏止电压，用U C表示。遏止电压与光照强度无关，只与入射光的频率有关，频率越大则遏止电压越大。右图中，甲乙丙三种光的频率大小关系？甲、乙的光照强度大小关系？乙、 3．金属能否发生光电效应取决于入射光的频率，与光照强度和光照时间无关。当入射光的频率低于某一值时，无论光照多强，时间多长都不会发生光电效应。而这一值叫做截止频率，又叫极限频率，用νc表示。 4．如果入射光的频率超过了截止频率，无论光照强度多么弱，发生光电效应仅需10-9s。爱因斯坦为了解释光电效应，提出了光子说： 1．在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量E=hν。ν指光的频率。 2．金属中的自由电子吸收光子能量时，必须是一次只能吸收一个光子，而且不能累计吸收。 3．光子不能再分，自由电子吸收光子时要么是全部吸收，要么不吸收。 4．自由电子吸收光子仅需10-9s。

光电子技术安毓英习题答案

光电子技术安毓英习题答案-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

第一章 1. 设在半径为R c 的圆盘中心法线上，距盘圆中心为l 0处有一个辐射强度为I e 的点源S ，如图所示。试计算该点源发射到盘圆的辐射功率。解：因为 ΩΦd d e e I = ，且 ()??? ? ??+- =-===Ω?22000212cos 12sin c R R l l d d r dS d c πθπ?θθ 所以??? ? ??+-=Ω=Φ220012c e e e R l l I d I π 2. 如图所示，设小面源的面积为A s ，辐射亮度为L e ，面源法线与l 0的夹角为s ；被照面的面积为A c ，到面源A s 的距离为l 0。若c 为辐射在被照面A c 的入射角，试计算小面源在A c 上产生的辐射照度。解：亮度定义: r r e e A dI L θ?cos = 强度定义:Ω Φ =d d I e e 可得辐射通量：Ω?=Φd A L d s s e e θcos 在给定方向上立体角为：2 cos l A d c c θ?= Ω 则在小面源在?A c 上辐射照度为：20 cos cos l A L dA d E c s s e e e θθ?=Φ= 3.假如有一个按朗伯余弦定律发射辐射的大扩展源（如红外装置面对的天空背景），其各处的辐亮度L e 均相同，试计算该扩展源在面积为A d 的探测器表面上产生的辐照度。答：由θcos dA d d L e ΩΦ = 得θcos dA d L d e Ω=Φ，且() 2 2cos r l A d d +=Ωθ 则辐照度：()e e e L d r l rdr l L E πθπ =+=? ?∞ 20 0222 2 4. 霓虹灯发的光是热辐射吗？ l 0 S R c L e A s A c l 0 s c 第1.2题图

(整理)5光电效应实验.

光电效应实验一定频率的光照射在金属表面时, 会有电子从金属表面逸出,这种现象称为光电效应。1887年赫兹发现了光电效应现象，以后又经过许多人的研究，总结出一系列实验规律。1905年，爱因斯坦在普朗克能量子假设的基础上，提出了光量子理论，成功地解释了光电效应的全部规律。实验原理光电效应的实验原理如图1所示。用强度为P 的单色光照射到光电管阴极K 时，阴极释放出的光电子在电场的加速作用下向阳极板A 迁移，在回路中形成光电流。图1 实验原理图图2 光电管同一频率不同光强的伏安特性曲线用实验得到的光电效应的基本规律如下： 1、光强P 一定时，改变光电管两端的电压AK U ，测量出光电流I 的大小，即可得出光电管的伏安特性曲线。随AK U 的增大，I 迅速增加，然后趋于饱和，饱和光电流m I 的大小与入射光的强度P 成正比。 2、当光电管两端加反向电压时，光电流将逐步减小。当光电流减小到零时，所对应的反向电压值，被称为截止电压U 0（图2）。这表明此时具有最大动能的光电子刚好被反向电场所阻挡，于是有 0202 1eU mV =（式中m 、V 0、e 分别为电子的质量、速度和电荷量）。（1）不同频率的光，其截止电压的值不同（图3）。 3、改变入射光频率ν时，截止电压U 0随之改变，0U 与ν成线性关系（图4）。实验表明，当入射光频率低于0ν(0ν随不同金属而异，称为截止频率)时，不论光的强度如何，照射时间多长，都没有光电流产生。

图3光电管不同频率的伏安特性曲线图4截止电压U 0与频率ν的关系 4、光电效应是瞬时效应。即使入射光的强度非常微弱，只要频率大于0ν，在开始照射后立即有光电子产生，延迟时间最多不超过910-秒。经典电磁理论认为，电子从波阵面上获得能量，能量的大小应与光的强度有关。因此对于任何频率，只要有足够的光强度和足够的照射时间，就会发生光电效应，而上述实验事实与此直接矛盾。显然经典电磁理论无法解释在光电效应中所显示出的光的量子性质。按照爱因斯坦的光量子理论，光能是集中在被称之为光子的微粒上，但这种微粒仍然保持着频率（或波长）的概念，频率为ν的光子具有能量ν=h E ，h 为普朗克常数。当光束照射金属时，是以光粒子的形式打在它的表面上。金属中的电子要么不吸收能量，要么就吸收一个光子的全部能量νh ，而无需积累能量的时间。只有当这能量大于电子摆脱金属表面约束所需的逸出功A 时，电子才会以一定的初动能逸出金属表面。按照能量守恒原理，爱因斯坦提出了著名的光电效应方程： A mV hv +=2021 （2）式中，A 为金属的逸出功，202 1mV 为光电子获得的初始动能。由该式可见，入射到金属表面的光频率越高，逸出的电子动能越大。光子的能量A h 0<ν时，电子不能脱离金属，因而没有光电流产生。产生光电效应的最低频率（截止频率）是h A 0=ν。将（2）式代入（1）式中可得： A h eU 0-ν= （3） )(00v v e h U -= 此式表明截止电压0U 是频率ν的线性函数。只要用实验方法得出不同的频率的截止电压，由直线斜率和截距，就可分别算出普朗克常数h 和截止频率0ν。基于此，在爱因斯坦光量子理论提出约十年后，密立根用实验证实了爱因斯坦的光电效应方程，并精确地测定了普朗克常数。两位物理大师在光电效应等方面的杰出贡献，分别于1921

浅谈普朗克常数的重大意义

浅淡普朗克常数的重大意义雷力峰（雁北师范学院物理系大同 037000）摘要该文从普朗克常数的提出，它导致量子论建立和发展的过程，它所诱发的物理学领域和许多其它各科领域的发展以及它所带给人们思想影响方面，探讨了它的划时代的重大意义．关键词普朗克常数量子分类号 N09 就普朗克常数h的意义，物理学家金斯曾说过这样一段话：“虽然h的数值很小，但是我们应当承认它是关系到保证宇宙的存在的．如果说h严格地等于零，那么宇宙间的物质能量将在十亿万之一秒的时间内全部变为辐射．”普朗克常数引入后，以普朗克常数为根本特征的量子论给我们提供了新的关于自然界的表述方法和思考方法，物理学理论发生了巨大变革，使人类认识由低速宏观领域扩展到高速微观领域．h的提出引出了一系列解释性假说，促进了量子论的建立与推广，为原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学奠定了理论基础，并且这些科研成果在化学等有关学科和许多近代技术中也得到了广泛的应用．可以说，h的出现具有划时代的重大意义．本文就此作一简要论述．１普朗克其人普朗克（Max Planck 1858-1947），近代伟大的德国物理学家、量子论的奠基人．1854年4月23日生于德国基尔．1874-1877年在慕尼黑大学学习物理和数学．1877-1878年间，到柏林大学，在赫尔姆霍兹和基尔霍夫指导下学习．1879年，以《论热力学的第二定律》的论文获得慕尼黑大学博士学位．1880年，普朗克任慕尼黑大学物理讲师．1885年，任基尔霍夫大学理论物理学特约教授，．1889年，受聘于柏林大学继任基尔霍夫的职位，并兼任新设立的物理研究所所长，在那里一直工作到1926年退休为止．1900年，他在黑体辐射研究中引入能量量子，由于这一发现对物理学的发展作出的贡献，他获得者1918年诺贝尔物理学奖．1947年10月4日在格丁根逝世．２普朗克常数的提出普朗克长期从事热力学的研究工作，从1894年起，他的注意力转移到黑体辐射问题上．辐射问题是在1859年到1860年间提出的．当时，基尔霍夫第一个强调指出：“黑体发射率是一个由波长和温度决定的函数—至少与迄今已发现的一样，是一个简单的函数．”1896年，帕邢与维恩合作，以辐射空腔模拟黑体，作了特殊假设之后，得到维恩辐射定律：

(整理)光电效应实验86125

第1章仪器介绍 LB-PH3A光电效应（普朗克常数）实验仪由汞灯及电源、光阑与滤色片、光电管、测试仪（含光电管电源和微电流放大器）构成，实验仪结构如图1所示，测试仪的调节面板如图2所示。汞灯刻度尺光阑与滤色片光电管图1 实验仪结构图图2 测试仪前面板图 LB-PH3A光电效应（普朗克常数）实验仪有以下特点： 1．在微电流测量中采用高精度集成电路构成电流放大器。对测量回路而言，放大器近似于理想电流表，对测量回路无影响。精心设计、精心选择元器件、精心制作，使电流放大器达到高灵敏度、高稳定性，使测量准确度大大提高。 2．采用了新型结构的光电管。由于其特殊结构使光不能直接照射到阳极，由阴极反射到阳极的光也很少，加上采用新型的阴、阳极材料及制造工艺，使得阳极反向电流大大降低，暗电流水平也很低。 3．设计制作了一组高性能的滤色片。保证了在测量一组谱线时无其余谱线的干扰，避免了谱线相互干扰带来的测量误差。 4．由于仪器的稳定性好且无谱线间的相互干扰，测出的I - U特性曲线平滑、重复性好。

5．通过改变实验仪的电压档位的方式，利用光电效应测量普朗克常数、光电管伏—安特性以及验证饱和光电流与入射光强成正比等实验。 6．本仪器可用三种不同方法测量普朗克常数（拐点法、零电流法、补偿法），因此有较好的可比性。 7．采用上述测量方法，不但使得U0测量快速、重复性好，而且据此计算出的h误差不大于3 %。其技术参数如下： 1．微电流放大器：电流测量范围：10-7 ~ 10-13 A，分6档，三位半数字显示零漂：开机20分钟后，30分钟内不大于满读数的± 0. 2 %（10-13 A档） 2．光电管工作电源：电压调节范围：-2 ~ +2 V，-2 ~ +20 V，分两档，三位半数字显示不稳定度≤0. 1 % 3．光电管：光谱响应范围：340 ~ 700 nm 最小阴极灵敏度≥1 μA（-2 V≤U AK≤0 V）阳极：镍圈暗电流I ≤5 × 10-12 A（-2 V≤U AK≤0 V） 4．滤光片组： 5组，中心波长为：365. 0 nm，404. 7 nm，435. 8 nm，546. 1 nm，578. 0 nm 5．汞灯：可用谱线：365. 0 nm，404. 7 nm，435. 8 nm，546. 1 nm，578. 0 nm 6．测量误差≤3 % 第2章实验目的与原理光电效应是，一定频率的光照射在金属表面时，会有电子从金属表面逸出的现象。在光电效应中，光显示出它的粒子性，这种现象对于认识光的本质，具有极其重要的意义。 1887年赫兹发现了光电效应现象，以后又经过许多人的研究，总结出一系列实验规律。由于这些规律用经典的电磁理论无法圆满地进行解释，爱因斯坦于1905年应用并发展了普朗克的量子理论，首次提出了“光量子”的概念，并成功地解释了光电效应的全部规律。十年后，密立根用实验证实了爱因斯坦的光量子理论，精确地测定了普朗克常数。两位物理大师因在光电效应等方面的杰出贡献，分别于1921年和1923年获得诺贝尔物理学奖。光电效应实验和光量子理论在物理学的发展史中具有重大而深远的意义。利用光电效应制成了许多光电器件，在科学和技术上得到了极其广泛的应用。

浅析武汉光电子信息产业发展的机遇与挑战

浅析武汉光电子信息产业发展的机遇与挑战［摘要］在经济全球化、信息化时代背景下,光电子信息产业作为一个新兴的高技术产业,对我国的经济发展和国际竞争力提高起着重要的作用。武汉光电子信息产业在迅速发展的同时,也面临着机遇与挑战。发展武汉光电子信息产业必须要充分运用自身的优势资源,抓住来之不易的机遇,不断迎接新的挑战。［关键词］武汉；光电子信息产业；机遇与挑战 1武汉光电子信息产业发展历程自我国首先在武汉东湖高新技术开发区创建武汉·光谷以来,光电子信息产业就作为武汉的四大产业之一开始迅速发展。近几年来,东湖高新技术开发区正对武汉国家光电子信息产业基地的基础设施建设进行全力推进,形成了一批以光纤通信、移动通信为主导,激光、光电显示、消费电子、集成电路等竞相发展的产业格局,而光电子信息产业也逐渐发展为武汉市四大主导产业之一。武汉光电子信息技术及产业水平在国内渐渐占据了领先地位,在全球市场上,武汉·光谷也成为了我国在光电子信息领域中与世界强国相竞争的知名品牌。发展到2010年,武汉的光电子信息产业已成为继武汉汽车产业后,第二个资产规模过千亿的产业。到2011年,武汉光电子信息产业总收入高达1440亿元,在世界产业集群中占到了一个举足轻重的地位。东湖高新技术开发区在2009年光电子信息企业有800多家,总收入达到8356亿元,净利润高达525亿元,出口创汇约120亿元,从事光电子信息产业的人员近10万人。最近几年,武汉·光谷几乎承担了中国所有的光通信系统的建设和90%以上的国家863光纤通信项目。随着东湖高新技术开发区涌现出一大批拥有自主知识产权的光纤光缆顶尖技术和光电子元件制造技术,光纤通信技术与电视、电话、移动通信和互联网等一同进入了中国家庭。有关数据显示,到目前为止,武汉·光谷共生产光纤1518万芯公里,销售2077万芯公里,产销率高达1368%；共生产光缆722万芯公里,销售1242万芯公里,产销率高达172%。其中,长飞光纤产量仍稳居全球首位,光纤预制棒产量居世界前三位。特别是烽火通信光纤预制棒生产线投产,从此打破了国外对光纤预制棒技术的垄断,使武汉·光谷光纤产业的整条产业链被打通。在这近十多年来的发展过程中,武汉·光谷的光电子信息产业在全球产业分工中逐渐占有一席之地。其光谷光纤光缆生产规模成为全球第一；光电器件在国内市场的占有率达到60%,国际市场的占有率达到12%；激光产品在国内的市场占有率也一直保持在50%左右。 2武汉光电子信息产业发展的机遇 (1)光纤入户活动的开展。随着时代的发展,信息的传播速度成为一个国家是

18届高考物理一轮复习专题光电效应波粒二象性导学案2

光电效应波粒二象性知识梳理知识点一、光电效应 1．定义照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象。 2．光电子光电效应中发射出来的电子。 3．研究光电效应的电路图(如图1)：图1 其中A是阳极。K是阴极。 4．光电效应规律 (1)每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率才能产生光电效应。低于这个频率的光不能产生光电效应。 (2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大。 (3)光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10－9s。 (4)当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的强度与入射光的强度成正比。知识点二、爱因斯坦光电效应方程 1．光子说在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光的能量子，简称光子，光子的能量ε＝hν。其中h＝6.63×10－34J·s。(称为普朗克常量) 2．逸出功W0 使电子脱离某种金属所做功的最小值。 3．最大初动能发生光电效应时，金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值。

4．遏止电压与截止频率 (1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压U c 。 (2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率)。不同的金属对应着不同的极限频率。 5．爱因斯坦光电效应方程 (1)表达式：E k ＝h ν－W 0。 (2)物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是h ν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W 0，剩下的表现为逸出后光电子的最大初动能E k ＝12m e v 2。知识点三、光的波粒二象性与物质波 1．光的波粒二象性 (1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性。 (2)光电效应说明光具有粒子性。 (3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性。 2．物质波 (1)概率波光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，因此光波又叫概率波。 (2)物质波任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应，其波长λ＝h p ，p 为运动物体的动量，h 为普朗克常量。考点精练考点一光电效应现象和光电效应方程的应用 1．对光电效应的四点提醒 (1)能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率。 (2)光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光。 (3)逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关。 (4)光电子不是光子，而是电子。 2．两条对应关系 (1)光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流大；

光电效应习题(有答案)..

黑体辐射和能量子的理解一、基础知识 1、能量子 (1)普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的整数倍.即能量的辐射或者吸收只能是一份一份的.这个不可再分的最小能量值￡叫做能量子. ⑵能量子的大小：￡= h v ,其中v是电磁波的频率，h称为普朗克常量.h = 6.63 x 10 -34 J ? S. 2、光子说： (1)定义：爱因斯坦提出的大胆假设。内容是：空间传播的光的能量是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子.光子的能量为￡= h V，其中h是普朗克常量，其值为6.63 x 10-34 J ? S. 二、练习 1、下列可以被电场加速的是( B ) A. 光子 B .光电子C. X射线 D.无线电波 2、关于光的本性，下列说法中不正确的是( B ) A. 光电效应反映光的粒子性

B. 光子的能量由光的强度所决定 C. 光子的能量与光的频率成正比 D. 光在空间传播时，是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子对光电效应实验的理解一、基础知识(用光电管研究光电效应的规律) 1、常见电路(如图所示) 2、两条线索 (1) 通过频率分析：光子频率高-光子能量大-产生光电子的最大初动能大. (2) 通过光的强度分析：入射光强度大-光子数目多-产生的

光电子多-光电流大. 3、遏止电压与截止频率

(1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压. ⑵截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率).不同的金属对应着不同的极限频率. ⑶逸出功：电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫做该金属的逸出功. 二、练习 1、如图所示，当开关S断开时，用光子能量为2.5的一束光照射阴极 P,发现电流表读数不为零. 合上开关，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零. (1)求此时光电子的最大初动能的大小； (2)求该阴极材料的逸出功. 答案(1)0.6 (2)1.9 解析设用光子能量为2.5的光照射时，光电子的最大初动能为，阴极材料逸出功为W 当反向电压达到U0= 0.60 V以后，具有最大初动能的光电子达不到阳极，因此0 = 由光电效应方程知=h V -W 由以上二式得=0.6 , W J= 1.9 .

大学物理练习题光电效应康普顿效应

练习二十一光电效应康普顿效应一、选择题 1. 已知一单色光照射在钠表面上，测得光电子的最大动能是1.2eV，而钠的红限波长是540nm，那么入射光的波长是 (A) 535nm。 (B) 500nm。 (C) 435nm。 (D) 355nm。 2. 光子能量为0.5MeV的X射线，入射到某种物质上而发生康普顿散射。若反冲电子的动能为0.1MeV，则散射光波长的改变量?λ与入射光波长λ0之比值为 (A) 0.20。 (B) 0.25。 (C) 0.30。 (D) 0.35。 3. 用频率为ν的单色光照射某种金属时，逸出光电子的最大动能为E k，若改用频率为2ν的单色光照射此种金属，则逸出光电子的最大动能为 (A)hν+E k。 (B) 2hν?E k。 (C)hν?E k。 (D)2E k。 4. 下面这此材料的逸出功为：铍，3.9eV；钯， 5.0eV；铯，1.9eV；钨，4.5eV。要制造能在可见光(频率范围为3.9×1014Hz－7.5×1014Hz)下工作的光电管，在这此材料中应选： (A)钨。 (B)钯。 (C)铯。 (D)铍。 5. 光电效应和康普顿效应都包含有电子与光子的相互作用过程。对此过程，在以下几种理解中，正确的是： (A) 光电效应是电子吸收光子的过程，而康普顿效应则是光子和电子的弹性碰撞过程。 (B) 两种效应都相当于电子与光子的弹性碰撞过程。 (C) 两种效应都属于电子吸收光子的过程。 (D) 两种效应都是电子与光子的碰撞，都服从动量守恒定律和能量守恒定律。 6. 一般认为光子有以下性质 (1) 不论在真空中或介质中的光速都是c； (2) 它的静止质量为零； (3) 它的动量为hν/c2； (4) 它的动能就是它的总能量； (5) 它有动量和能量，但没有质量。以上结论正确的是 (A)(2)(4)。 (B)(3)(4)(5)。 (C)(2)(4)(5)。 (D)(1)(2)(3)。 7. 某种金属在光的照射下产生光电效应，要想使饱和光电流增大以及增大光电子的初动能，应分别增大照射光的

光电子技术习题

1. 一氦氖激光器，发射波长为6.3287 10-?m 的激光束，辐射量为5mW ，光束的发散角为 310-?，求此激光束的光通量及发光强度。又此激光器输出光束的截面（即放电毛细管的截面）直径为1mm ，求其亮度。解：波长的光的视见函数值为=)(λV ，W lm K m /683=则其激光束的光通量为： e m v V K Φ??=Φ)(λ=683??238.05310-?=lm 1弧度 = 1单位弧长/1单位半径, 1立体角=以该弧长为直径的圆面积/1单位半径的值的平方，则光束的发散角为3 10-?时的立体角为 24 απ = Ω= 23)100.1(4 -??π =610-? 发光强度为： cd I v v 610035.1?=Ω Φ= 亮度为： 2cos r I A I L v v v πθ=?= =212/10m cd ? 2．已知氦氖激光器输出的激光束束腰半径为0.5mm ，波长为，在离束腰100mm 处放置一个倒置的伽利略望远系统对激光束进行准直与扩束，伽利略望远系统的目镜焦距 mm f e 10-='，物镜焦距mm f o 100=' ，试求经伽利略望远系统变换后激光束束腰大小、位置、激光束的发散角和准直倍率。解：已知束腰半径010.5w mm =，632.8nm λ=，束腰到目镜的距离为1100z mm = ∴可以求得目镜前主平面上的截面半径 2 10.50.502w w mm === 波阵曲面的曲率半径： 22 0122116 1 3.140.5(1())100(+())=-15488.857mm 100632.810 w R z z πλ-?=+=-?-??1 Q '' 11111R R f -= ∴将115488.857mm R =-，'10f mm =-带入得'1R ： ''111111115488.85710 R R f =+=+--

光电效应实验报告

佛山科学技术学院实验报告课程名称实验项目专业班级姓名学号指导教师成绩日期年月日一、实验目的 1．了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解； 2．测量光电管的伏安特性曲线； 3．学习验证爱因斯坦光电效应方程的实验方法，测量普朗克常数。二、实验仪器光电效应（普朗克常数）实验仪（详见本实验附录A ），数据记录仪。三、实验原理 1．光电效应及其基本实验规律当一定频率的光照射到某些金属表面时，会有电子从金属表面即刻逸出，这种现象称为光电效应。从金属表面逸出的电子叫光电子，由光子形成的电流叫光电流，使电子逸出某种金属表面所需的功称为该金属的逸出功。研究光电效应的实验装置示意图如图1所示。GD 为光电管，它是一个抽成真空的玻璃管，管内有两个金属电极，K 为光电管阴极，A 为光电管阳极；G 为微电流计；V 为电压表；R 为滑线变阻器。单色光通过石英窗口照射到阴极上时，有光电子从阴极K 逸出，阴极释放出的光电子在电场的加速作用下向阳极A 迁移形成光电流，由微电流计G 可以检测光电流的大小。调节R 可使A 、K 之间获得连续变化的电压AK U ，改变AK U ，测量出光电流I 的大小，即可测出光电管的伏安特性曲线，如图2(a)、(b)所示。

图2 光电效应的基本实验规律光电效应的基本实验规律如下：（1）对应于某一频率，光电效应的AK -I U 关系如图2(a)所示。从图中可见，对一定的频率，有一电压0U ，当AK 0U U ≤时，光电流为零，这个相对于阴极的负值的阳极电压0U ，称为截止电压。（2）当AK 0U U ≥后，I 迅速增加，然后趋于饱和，饱和光电流M I 的大小与入射光的强度P 成正比，如图2(b)所示。（3）对于不同频率的光，其截止电压的值不同，如图2(a)所示。（4）截止电压0U 与频率v 的关系如图2(c)所示。0U 与ν成正比。当入射光频率低于某极限值0v （随不同金属而异）时，无论光的强度如何，照射时间多长，都没有光电流产生。（5）光电效应是瞬时效应。即使入射光的强度非常微弱，只要频率大于0v ，在开始照射后立即有光电子产生，所经过的时间至多为910-秒的数量级。 2．爱因斯坦光电效应方程上述光电效应的实验规律无法用电磁波的经典理论解释。为了解释光电效应现象，爱因斯坦根据普朗克的量子假设，提出了光子假说。他认为对于频率为ν的光波，每个光子的能量为E h ν=，h 为普朗克常数。当光子照射到金属表面上时，一次性为金属中的电子全部吸收，而无须积累能量的时间。电子把该能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引力，另一部分就变为电子离开金属表面后的动能，按照能量守恒原理，爱因斯坦提出了著名的光电效应方程 201 2 h m W νυ=+ （1）式中，W 为被光线照射的金属材料的逸出功，2 012m υ为从金属逸出的光电子的最大初动能。由式（1）可知，入射到金属表面的光频率越高，逸出的电子动能越大，所以即使阳极电位比阴极电位低（即加反向电压）时，也会有电子落入阳极形成光电流，直至阳极电位低于截止电压，光电

浅谈紫外线对家畜的作用(一)

浅谈紫外线对家畜的作用(一) 紫外线具有较高的能量，照射机体后可产生一系列的光化学反应和光电效应，不同的波长其生物学作用的强弱不同，一般将紫外线分为三段，即：A段，波长320—400nm，其生物学作用较弱，主要起色素沉著作用；B段，波长275—320nm，生物学作用很强，主要是抗构楼病和红斑作用；C段，波长200一275nm，来自太阳辐射的这段紫外线不能到达地面，以人工装外线灯进行试验，此段具有最大的杀伤力，对机体细胞也有强烈的刺激和破坏作用。紫外线的各种基本作用阐述如下： 1、红斑作用在紫外线的照射下，被照射部位皮肤会出现潮红，这种皮肤对紫外线照射和特异反应称红斑作用。在紫外线照射一定时间后，由于皮肤的反射作用，毛细血管扩张，这时出现的红斑称为原发性红斑。而当照射时，因皮肤表皮细胞被紫外线所破坏，释放出组织胺与类组织胺，这两者达到一定浓度，又能刺激神经末梢，通过反射使皮肤毛细血管扩张、通透性加强，导致皮肤发红和水肿，这时发生的红斑称为继发性红斑。这一过程较慢，一般发生在照射后6—8h，甚至24h。紫外线的红斑反应有两个最敏感的波长区，即254nm和297nm，但两者所致红斑在性质上有许多不同之处。如在红斑深度、界限、温度、潜伏期、消失时间、色泽和血管反应方面均有不同，前者的表现分别为红斑深、界限明显、温度高、潜伏期长、消失慢、色泽为深红色、血管扩张；而后者表现为红斑深度浅、界限不明显、温度低、潜伏期短、消失侠、色泽为紫红有纹、血管痉挛。引起红斑作用的紫外线剂量以红斑学位计。不同紫外线的红斑剂量不同，现统一用功率入1w的297nm波长的紫外线灯的红斑辐射强度作为一个红斑剂量。由于产生红斑作用的这—波段紫外线也具有抗佝偻病作用，两者生物学作用的最佳效果光谱相近，故可用红斑剂量宋代表紫外线的生物剂量G它不仅在紫外线治疗上常以皮肤的红斑反应强弱，作为紫外线治疗的剂量标准，而且又具有重要的卫生学意义。一般用红斑剂量来表示机体每天所必需的紫外线照射剂量。 2．杀菌作用细菌或病毒的蛋白质、酶和核酸能强烈吸收相应波长的紫外线，使蛋白质发生变性离解，曲活性降低或消失，在核酸中形成胸腺嘧啶二聚体，DNA结构和功能受到破坏．从而导致细菌和病毒的死亡。紫外线的杀菌作用与波长有关。280一302nm的紫外线主要引起蛋白质的离解；253—260nm的紫外线主要引起变性，而核酸对该波段的紫外线吸收量最为强烈。对260nm的紫外线的吸收强度比蛋白质高30倍。波长295nm的紫外线杀菌效果要比395nm紫外线的杀菌效果大l510倍．故波长越短，杀菌效果越好。因此，一般认为：波长在300nm以下的紫外线有明显的杀菌作用，而杀菌作用最强的波段为253—260nm。紫外线的杀菌作用可用于空气、物体表面的消毒及表面感染的治疗。紫外线的杀菌作用还与紫外线的辐射强度、细菌对紫外线照射的抵抗力等有关。不同类型的细菌对紫外线的抵抗力不同，如结核杆菌对紫外线的抵抗力比葡萄球菌强2—3倍；金色葡萄球菌、绿脓杆菌对波长265nm的紫外线员敏感，而大肠杆菌则对234nm的紫外线最敏感.在空气中，白色葡萄球菌对紫外线最敏感，黄色八叠球菌耐受力最强.紫外线必须达到一定的辐射强度才具有有效的杀菌作用，研究显示，大约3W/m2的强度才可抑制细菌的生长。紫外线不仅能杀死细菌，还能破坏某些细菌的毒素(如白喉和破伤风毒素)。真菌对紫外线则具有较强的耐受力。另据报道，因紫外线的能量能够破坏球虫的A链，因而，紫外线可用于生产中对兔球虫卵囊的消毒。在畜牧业生产中，常用紫外线光源对畜舍进行灭菌。目前在鸡、鸭、猪等畜禽舍使用的低压汞灯，辐射出254nm紫外线，具有较好的灭菌效果.据生产实践证明，用20w的低压汞灯悬于畜舍2．5m的高空，每20m2悬挂1盏，即lW/m2，每日照射3次，每次50min左右，这样可降低家畜的染病率和死亡率，生产力明显提高。

光电效应习题(有答案)..

黑体辐射和能量子的理解一、基础知识 1能量子 (1) 普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的整^_ 倍.即能量的辐射或者吸收只能是一份一份的.这个不可再分的最小能量值￡叫做能量子. —34 ⑵能量子的大小：尸h v,其中v 是电磁波的频率，h 称为普朗克常量.h = 6.63X 10 J s ： 2、光子说：空间传播的光的能量是不连续的，是一份一￡= h v 其中h 是普朗克常量，其值为 6.63X 10 二、练习 1、下列可以被电场加速的是 (B A .光子 B .光电子 2、关于光的本性，下列说法中不正确的是( A .光电效应反映光的粒子性 B. 光子的能量由光的强度所决定 C. 光子的能量与光的频率成正比 ) C . X 射线 D .无线电波 B ) D. 光在空间传播时，是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子 (1)定义：爱因斯坦提出的大胆假设。内容是: 份的，每一份叫做一个光子.光子的能量为 —34 J S ：

对光电效应实验的理解、基础知识(用光电管研究光电效应的规律) 1常见电路(如图所示) 2、两条线索 (1) 通过频率分析：光子频率高T光子能量大T产生光电子的最大初动能大. (2) 通过光的强度分析：入射光强度大T光子数目多T产生的光电子多T光电流大. 3、遏止电压与截止频率 (1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压U c. ⑵截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率).不同的金属对应着不同的极限频率. (3) 逸出功：电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫做该金属的逸出功. 二、练习 1、如图所示，当开关S断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极 P,发现电流表读数不为零.合上开关，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零. (1)求此时光电子的最大初动能的大小； ⑵求该阴极材料的逸出功. 答案(1)0.6 eV (2)1.9 eV 解析设用光子能量为2.5 eV的光照射时，光电子的最大初动能为E km,阴极材料逸出功为W o 当反向电压达到U°= 0.60 V以后，具有最大初动能的光电子达不到阳极，因此eU°= E km 1> - —

光电效应物理实验报告

光电效应实验目的： (1)了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解 (2)测量普朗克常量h。实验仪器： ZKY-GD-4 光电效应实验仪 1 微电流放大器 2 光电管工作电源 3 光电管 4 滤色片 5 汞灯实验原理：原理图如右图所示：入射光照射到光电管阴极K上，产生的光电子在电场的作用下向阳极A迁移形成光电流。改变外加电压V AK，测量出光电流I的大小，即可得出光电管得伏安特性曲线。 1）对于某一频率，光电效应I-V AK关系如图所示。从图中可见，对于一定频率，有一电压V0，当V AK≤V0时，电流为0，这个电压V0叫做截止电压。 2)当V AK≥V0后，电流I迅速增大，然后趋于饱和，饱和光电流IM的大小与入射光的强度成正比。 3）对于不同频率的光来说，其截止频率的数值不同，如右图：

4) 对于截止频率V0与频率的关系图如下所示。V0与成正比关系。当入射光的频率低于某极限值时，不论发光强度如何大、照射时间如何长，都没有光电流产生。 5）光电流效应是瞬时效应。即使光电流的发光强度非常微弱，只要频率大于，在开始照射后立即就要光电子产生，所经过的时间之多为10-9s的数量级。实验内容及测量： 1 将4mm的光阑及365nm的滤光片祖昂在光电管暗箱光输入口上，打开汞灯遮光盖。从低到高调节电压（绝对值减小），观察电流值的变化，寻找电流为零时对应的V AK值，以其绝对值作为该波长对应的值，测量数据如下：波长/nm365577 频率 / 截止电压/V 频率和截止电压的变化关系如图所示：

由图可知：直线的方程是:y= 所以: h/e=× , 当y=0，即时，，即该金属的截止频率为。也就是说，如果入射光如果频率低于上值时，不管光强多大也不能产生光电流；频率高于上值，就可以产生光电流。根据线性回归理论：可得：k=，与EXCEL给出的直线斜率相同。我们知道普朗克常量, 所以，相对误差： 2 测量光电管的伏安特性曲线 1）用的滤色片和4mm的光阑实验数据如下表所示： 4mm光阑 I-V AK的关系 V AK I V AK I V AK I V AK I V AK I V AK I

光电效应练习题

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