观察区
- 把波长调到截止波长以上：即使光强拉满，仍没有电子逸出。
- 保持波长不变，只提高光强：Kmax 和 Us 不变，饱和电流增大。
- 缩短波长：光子能量增大，Kmax 和遏止电压同步增大。
- 把 U 调到 −Us：最快的电子也无法到达阳极，光电流归零。
- 更换逸出功更大的金属，相同光要先支付更多能量，截止波长变短。
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photoelectric effect
modern physics · photons
一束光的能量，
由频率而非亮度决定。
光子把能量交给金属中的电子。调节波长与光强，观察何时能逸出电子、最大初动能如何变化；再改变极板电压，测出刚好让光电流归零的遏止电压。
爱因斯坦光电方程 Kmax=hν−W。低于截止频率时，无论光多强都没有光电子；频率足够时，提高光强只增加单位时间发射的电子数，不提高单个电子的最大初动能。
光电管 / photocell
光子、电子动画与伏安曲线共用同一截止条件。
发生光电效应Eγ > W，电子可以逸出光电子发射中
入射光子逸出电子当前工作点遏止区
光子能量 Eγ
—
截止波长 λ₀
—
最大初动能 Kmax
—
遏止电压 Us
—
相对饱和电流
—
当前相对电流
—
知识连接
双缝干涉显示光的波动性，光电效应显示光具有一份一份传递能量的粒子性。两者共同构成光的波粒二象性。
典型题 · 先算再验证
用波长 400 nm 的光照射逸出功 2.30 eV 的金属。求光子能量、最大初动能和遏止电压；若只把光强加倍，三者如何变化？
查看解答
- Eγ=1240/400=3.10 eV。
- Kmax=3.10−2.30=0.80 eV。
- Us=Kmax/e，按 eV 与 V 计数得 Us=0.80 V。
- 光强加倍只增加光电子数量，Eγ、Kmax、Us 均不变，饱和电流加倍。
答：Eγ=3.10 eV，Kmax=0.80 eV，Us=0.80 V；光强加倍后三者不变。
三分钟讲解脚本
展开讲解脚本
0:00–0:35先看光子撞上阴极后电子逸出并飞向阳极，说明光能转移给电子。
0:35–1:10逐渐增大波长，跨过截止波长后电子突然消失；把光强调到最大也无法恢复。
1:10–1:45回到短波长，只调光强：电子变多、电流变大，但 Kmax 和 Us 数值不动。
1:45–2:20用 Eγ=hν 和 Kmax=hν−W 解释：单个光子的能量由频率决定，亮度主要改变光子数量。
2:20–3:00施加反向电压直到 U=−Us，曲线工作点落到零电流，由此测出电子的最大初动能。