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A-Level物理篇：Photoelectric Effect光电效应
今天给大家梳理A-Level物理中的一个重要考点：Photoelectric Effect光电效应。
人类对于光的本性的探索从未停止过，从较开始的牛顿认为光是一种微粒，到胡克和惠根斯认为光是一种波动。再到托马斯·杨和菲涅尔正式的光的波动说，以及麦克斯韦提出的电磁学理论。很多科学家都认为掌握了光的本性是一种电磁波，但是到了20世纪人们通过光电效应明确了波粒二象性，证明了光是具有波和粒子的性质。
在1887年，赫兹在证明麦克斯韦方程的各项试验中发现了一个现象。
假如有一个金属板，当光照射金属板时，金属板的电子会被撞飞出来。当时的人们，包括赫兹自己，都无法的解释这个实验现象和其中存在的变量问题。例如：光亮度的大小并不会影响实验的结果;光的频率越大，电子动能越大。
直到1905年，爱因斯坦连续发表了三篇论文，其中一篇就是关于光电效应。爱因斯坦在论文中，首先借鉴了德国物理学家普朗克在研究黑体辐射时提出的概念：振动带电粒子的能量是量子化(quantisation)，也就是说能量是一份一份而不是连续性的。爱因斯坦认为，不仅振动带电粒子是这样的，光的能量也是一份一份的，那么每一份的能量就被称为了光子(photon)。
光子能量(photon energy)=h(Plank constant)*f(frequency)，其中h是由普朗克提出的普朗克常数;
而光强是由光子个数决定的。
光强越大，光越亮，光子个数越多。 同时爱因斯坦还提出了多个概念用来解释光电效应：
1、一个电子只能接收一个光子的能量。如果光子能量足够，电子会以Vmax飞出，产生动能Ek;如果光子能量不足，电子不会储存能量(事实上能量会在10^-9s内消散)。
2、得到足够能量飞出的电子被称为光电子(photoelectron)。
3、逸出功(work function)：当金属板中的电子为了克服金属板正电荷的吸引力所做的功。Symbol：Φ。
4、阈值频率(threshold frequency)：由于光能量由频率决定，那么能让光电效应发生的较小光频率就是阈值频率。
综上所述，我们可以得到一个关于光电效应的公式Ek=hf-Φ
即1/2mv^2=hf-Φ
为什么说光电效应很重要?因为这个内容也频繁出现历年考题中，以下就是一道真题，我们可以一起来看一下原题和答案。
该题需要解释实验现象，其得分点如下：
1. Only one photon can transfer energy to a single electron
2. Photon energy depends on frequency
3. Photons must have frequency greater than work function
4. Light with a greater intensity supplies more photons per second
5. More electron can be emitted per second causing a greater current
在爱因斯坦提出这个理论后，美国物理学家密立根反对爱因斯坦的说法，他想通过实验证明爱因斯坦是错误的。该实验就是书上说的photoelectric cell experiment，实验通过控制停止电压(stopping voltage)，绘制电子动能和光频率的图像，通过图像计算出h的数值并进行比较，较后发现测量值符合普朗克常数，该实验反而证明了爱因斯坦是正确的。
值得一提的是，由于光电效应明确了光的波粒二象性，并为后人开拓了思维：例如德布罗意提出物质波理论(本质是电子的波粒二象性)就是受到了光的波粒二象性的启发。爱因斯坦于1922年获得了诺贝尔物理学奖，而密立根因为证明了光电效应，在1923年获得了诺贝尔物理学奖。
| 计划名称 | 招生对象 | 基础英语1对1（课时） | 雅思班课（课时） | 雅思技巧1对1（课时） | 雅思综合辅导（课时） | A-level班课（科目） | Alevel 1对1（课时） | 留学申请 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 一站式计划A | 高二在读或准高三，雅思成绩6.5分及以上，文化课成绩的高中生 | - | - | - | - | 7选3 | 40 | 英澳留学服务 | ||||
| 一站式计划B | 高二在读或准高三，成绩的高中生 | - | 192 | 40 | 20 | 60 | ||||||
| 一站式计划C | 没有学过雅思或英语基础比较薄弱的初高中生 | 90 | 192 | 40 | 20 | 90 | ||||||
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备注：A-Level可选科目：数学、进阶数学、物理、化学、会计、经济、商务管理 计划中一个完整的A-Level班课（一门）可兑换40小时，若学院大班 旦开班则不能进行任何课时的兑换 |
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| 计划名称 | 招生对象 | 雅思班课(课时) | 雅思核心技巧(课时) | 雅思综合辅导课(课时) | A-level班课（科目） | A-level(课时) | 留学申请 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| G5学霸计划A | 雅思官考6.5分及以上，通过入学测试及面试，目前为G5学校的高中生 | - | 60 | - | - | 120 | G5留学申请服务 | |||||
| G5学霸计划B | 通过A-Level学霸入学测试，暂无雅思官考成绩，目前为英国G5学校的高中生 | 192 | 100 | 50 | - | 140 | ||||||
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备注：A-Level可选科目：数学、进阶数学、物理、化学、会计、经济、商务管理、历史 未申请到G5院校，返还学费3万元；未申请到QS0返还学费6万元 |
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| 计划名称 | 招生对象 | 雅思核心技巧(课时) | 雅思综合辅导课(课时) | A-level(课时) | 留学申请 |
|---|---|---|---|---|---|
| 互补计划A | 已有理想雅思成绩，A2阶段在读学生 | - | - | 80 | 无申请 |
| 互补计划B | 已有理想雅思成绩，AS阶段在读学生 | 60 | 20 | 120 | |
| 互补计划C | 已有理想雅思成绩，IG高年级在读生 | 80 | 20 | 160 | |
| 互补计划D | 已有理想雅思成绩，IG低年级在读生 | 100 | 40 | 200 |
| 初三暑假-高一上 | ① 参加综合提升课程,提高英语综合能力,为雅思和A-Level学习做准备 |
| 高一下学期 | ② 参加雅思的系统培训,并在高一结束前取得5.5-6.0的成绩;进行A-Level的预习 |
| 高一暑假 | ③ 开始A-Level的AS阶段系统学习 |
| 高二上学期 | ④ 继续学习AS阶段课程:10-11月参加1-2门AS考试；次年1月，参加剩余1-2门AS考试 |
| 高二寒假 | ⑤ 雅思一 对一强化学习，于高二下学期开学前，考到雅思6.0-6.5成绩 |
| 高二下学期 | ⑥ 学业水平考试；根据AS阶段成绩：1、重考（1V1辅导）；2、增加科目；3、完成部分A2科目学习及考试 |
| 高二暑假 | ⑦ 开始A2阶段的学习；雅思若未达到6.0分，重刷 |
| 高三上学期 | ⑧ 9月-次年1.15日为申请季；雅思+A-Level（预估）开始申请；10月参加1-2门A2阶段考试；次年1月参加剩余1-2门A2阶段考试；10月开始，陆续接到预录取通知； |
| 高三下学期 | ⑨ 雅思刷分；5-6月参加特殊科目A2考试或重考不理想科目；决定终入读学校；行前指导、签证、买机票、启程 |
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