饱和光电流
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2023年3月20日发(作者：商品属性)1
《光电效应》知识小结
一、电磁波谱：无线电波，红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线
二、光的本质是电磁波，也有波长、频率和波速。
光有不同颜色，光的颜色取决于频率和波长
可见光按波长由长到短排列顺序：红、橙、黄、绿蓝、靛、紫
可见光按频率由小到大排列顺序：红、橙、黄、绿蓝、靛、紫
三、光子的能量：光由一份一份组成，每一份称为一个光子（爱因斯坦提出光子说）
其中h＝6.63×10－34J·s。(称为普朗克常量)注意能量单位电子伏和焦耳的换算(1eV＝1.6×10－19J)。
四、光照强度（简称：光强）：I=nhν
光照强度是指单位面积上所接收的可见光的能量，简称照度，单位勒克斯（Lux或Lx）。
五、光电效应
1、定义：当光线照射在金属表面时，金属中有电子逸出的现象，称为光电效应。逸出的
电子称为光电子。
2、赫兹最初发现光电效应现象。
3、两个概念：
（1）逸出功：电子摆脱金属束缚从金属中逸出所需做功的最小值叫做该金
属的逸出功．用W0表示，不同金属的逸出功_________．
（2）极限频率（截止频率）：使金属发生光电效应的入射光频率的最小值，叫该金属的
极限频率，用ν0表示。
不同金属的极限频率___．
（3）二者的关系：W0=hν0
4、光电效应产生条件：
入射光子的能量超过金属的逸出功：hν＞W
0又W
0
=hν0
入射光子的频率大于极限频率：ν＞ν0
5、光电子的初动能：EK=hν-W
光电子的最大初动能：EKm=hν-W0（爱因斯坦的光电效应方程）
光电效应方程表明：光电子的最大初动能与入射光的________有关，与光的强弱_____
关(填“无”或“有”)．只有当hν____W0时，才有光电子逸出．
6、Ekm-ν曲线：
横轴上的截距是极限频率，
纵轴上的截距是逸出功的负值，斜率为普朗克常量
7、光电效应实验分析：
（1）电路图：
（2）从阴极逸出的光电子速度大小、方向是怎样的？
（3）阴极K和阳极A间加正向电压时，电场对电子的运动起促进
电压升高时，流过电流表的电流变大（达到饱和光电流后不再变大）
增大光强时：光电流能变大（逸出的光电子数增多→饱和光电流可变大）
（4）阴极K和阳极A间所加电压为0时，流过电流表的电流不为0
（5）阴极K和阳极A间加反向电压时，电场对电子的运动起阻碍作用
电压升高时，流过电流表的电流变小（I=0时的电压叫遏止电压）
遏止电压的计算方法：euc=EKm
（6）有光照射阴极，光电效应不一定会发生→-说明：存在极限频率
2
若能发生（ν＞ν0），入射光强度变大时饱和光电流变大
（7）电子吸收光子的能量不能随时间累积，（有瞬时性）
（8）光电效应伏安特性曲线
用到的公式：I=nhνEkm＝hν－W0euc=EKmw0=hν0(c=
入
f)
①横轴截距表示遏止电压
②先加逐渐减小的反向电压（从遏止电压开始变化），后加逐渐变
大的正向电压（从0开始变化）：该过程电路中的光电流先变
大，一旦达到饱和光电流，之后就不再变化
③光的颜色不变增加光强：饱和光电流会增大，但遏止电压不变。
④光强不变，入射光由黄光变为蓝光：饱和光电流会减小，遏止电压变大。
8、光电效应实验结论（现象分析）：
(1)存在着饱和光电流（与光强有关），单位时间内发射的光电子数与_____有关．
光电流的强度与入射光的强度成正比。饱和光电流是光电流的最大值。
(2)存在着遏止电压和截止频率（与光强无关，与金属种类有关）
(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。
(3)光电效应具有瞬时性，无论光多么微弱，发生时间不超过10－9s.
电子一次性吸收一个光子的全部能量不需积累能量的时间，所以光电流几乎瞬时产生。
同种颜色的光，光较强时，包含的光子数多，照射金属时产生的光电子也多，所以饱和电流也大。
(4)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大。
9、强调说明：
（1）金属：极限频率ν
0
：使金属发生光电效应的光子的最小频率
逸出功w
0
：从金属表面逸出的电子需克服束缚做的功w
0
=hν
0
（与金属种类有关）
光电子脱离金属做功的最小值
（2）最大初动能：从表面逸出的电子的动能
是光电子动能的最大值
E
Km
=eu
c
（3）遏止电压：光电流I=0时的反向电压
与ν的关系：U
c
＝
h
e
ν－
W
0
e
光电效应能否发生与ν与ν
0
的关系有关，与光强无关
（4）光电流大小，饱和光电流（I
S
）的大小与光强有关。
光子能量与ν有关，与光强无关
遏止电压与ν有关，与光强无关
（5）区分：光子与光电子
动能与最大初动能EK∈（0，E
Km
）
光子能量与入射光强度
光电流与饱和光电流
光强与饱和光电流
（6）光电效应的研究思路
(1)两条线索：
(2)两条对应关系：
3
入射光强度大→光子数目多→发射光电子多→光电流大；
光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大。
（7）特别提醒：解释光电效应时，应从以下两点进行把握：
(1)入射光的频率决定着是否发生光电效应以及光电子的最大初动能；
(2)入射光的强度决定着单位时间内逸出来的光电子数．
（8）
图像名称图线形状读取信息
最大初动能E
k
与入
射光频率ν的关系
图线
Ekm＝hν－W0
①截止频率(极限频率)：横轴截距
②逸出功：纵轴截距的绝对值W
0
＝|－E|＝E
③普朗克常量：图线的斜率k＝h
遏止电压U
c
与入射
光频率ν的关系图
线
Uc＝
h
e
ν－
W0
e
①截止频率ν
c
：横轴截距
②遏止电压U
c
：随入射光频率的增大而增大
③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷
量的乘积，即h＝ke
颜色相同、强度不
同的光，光电流与
电压的关系
①遏止电压U
c
：横轴截距
②饱和光电流I
m
：电流的最大值
③最大初动能：E
km
＝eU
c
颜色不同时，光电
流与电压的关系
①遏止电压U
c1
、U
c2
②饱和光电流
③最大初动能E
k1
＝eU
c1
，E
k2
＝eU
c2
六、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。
4、光的波粒二象性的规律
（1）从数量上看：个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性。
（2）从频率上看：频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显
著，贯穿本领越强，越不容易看到光的干涉和衍射现象。
（3）从传播与作用上看：光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现为粒子
性。
（4）波动性与粒子性的统一：由光子的能量E＝hν、光子的动量表达式p＝
h
λ
也可以看出，光的波
动性和粒子性并不矛盾，表示粒子性的能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν
和波长λ。