2021河北教师招聘考试物理学科知识点：光电效应讲解解析

前言：从最开始牛顿认为光是一种微粒，再到胡克惠更斯认为光是一种波动，再到托马斯杨和菲涅尔证实了光的波动说，以及麦克斯韦提出的电磁学理论，科学家认为人类已经掌握了光的本性，那就是一种电磁波。但到20世纪人们发现了一些新的现象，这些无法用波动说解释，于是人们又提出了波粒二象性的学说，波粒二象性是怎么提出来的呢?康普顿效应和光电效应。

一.光电效应实验

1.赫兹(麦克斯韦提出麦克斯韦方程组，并预言了电磁波的存在后麦克斯韦就去世了。赫兹用实验证实了电磁波的存在，不仅如此赫兹还发现另外一个现象即当一定频率的光照到金属板上金属板会有电子溢出)。

为什么说光电效应不能用波动性解释呢，因为人们在这些实验中发现了一些特殊现象。改变光强改变频率看电子从金属板中出来有什么区别，会发生什么现象。

2.现象

3.经典电磁理论

①光的能量由光强决定。

光是指的是电磁波振幅的平方成正比，传统理论认为光的能量由光强决定，光越亮能量越大，能量大按理说撞出电子飞出的动能越大，但实验结果是撞出的电子动能与光的强度无关，与频率有关。矛盾1。

②能量是可以积累的。

也就是说假如有一束光的频率比较低，照射在金属板上不能发生光电效应，没关系只要多照一会这个电子能量积累一会电子就能飞出。但事实上如果光的频率不够的话，不管光强有多少，不管照射多久都不发生光电效应，而如果频率够的话不需要能量和时间积累就能发生。矛盾2。

这些矛盾又该如何解释呢?有很多科学家开始把以前的理论修修补补，这是有人横空出世提出一套新的理论去解释光电效应，同时开启了一个新的物理学，这就是爱因斯坦。爱因斯坦对此现象进行了解释。

二.爱因斯坦(爱因斯坦有很多贡献，广义相对论、狭义相对论，但是他唯一一次获得诺贝尔奖就是解释了光电效应)。

1.普朗克(为了解释黑体辐射问题提出了一个新的概念：能量子。)

就是说振动带电粒子的能量是一份一份的，能量量子。这和人们传统认识不一样，人们认为能量是连续可变的，但普朗克说不是。当初为了解释黑体辐射问题只能这样认为。

但爱因斯坦说我要是借用这个观点就能很好的解释光电效应。

爱因斯坦解释，普朗克说振动带点粒子的能量是一份一份的，那我也可以认为光的能量也是一份一份的。把光的每份能量叫做光子。

2.爱因斯坦

也就是说光子的能量就是跟频率成正比，频率越高能量就越高。人家又说光强又是什么意思，以前说光强代表能量，这里说光子能量由频率决定，那光强在哪呢?爱因斯坦解释道光强代表光子个数，也就是说光强越大光越亮，表明光子越多，光子总能量越大。这是爱因斯坦的一个结论，那么为了解释光电效应实验，他还提出了一下想法。

3.逸出功

爱因斯坦提出结论后很多科学家反对，比如美国的科学家密立根，于是密立根画出图像计算斜率，最终计算斜率和普朗克常量的数值吻合，这也证明了爱因斯坦的结论是正确的。

至此人们发现了光不仅具有波动性，在解释某些问题时必须把光看成粒子。于是光具有波粒二象性。这是这种波粒二象性并不同于牛顿的微粒说和惠更斯的波动说。