人教版高中物理選擇性必修三 第4章第2節(jié)光電效應(yīng)課件第一課時

1、光電效應(yīng)（第一課時）人教版高中物理 選擇性必修3新知導入視頻新知講解用弧光燈照射擦得很亮的鋅板，(注意用導線與不帶電的驗電器相連），使驗電 器張角增大到約為 30度時，再用與絲綢磨擦過的玻璃棒去靠近鋅板，則驗電器的指針張角會變大。表明鋅板在射線照射下失去電子而帶正電一.光電效應(yīng)的實驗規(guī)律新知講解當光線（包括不可見光）照射在金屬表面時，金屬中有電子逸出的現(xiàn)象，稱為光電效應(yīng)。逸出的電子稱為光電子。光電子定向移動形成的電流叫光電流。 新知講解陽極陰極思考1：在如圖所示的電路中靈敏電流計會有示數(shù)嗎？思考2：當有光照射陰極K時回路中會有電流嗎？新知講解陽極陰極思考3：為什么要加正向電壓？不加正向電壓電路

2、中有電流嗎？分析解答：光束照在陰極K上會發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，但只有極少的電子能到達陽極A，電路中電流很小。加了正向電壓后，大量的電子在電場力的作用下向陽極運動，形成較大電流。（加正向電壓的目的是放大實驗效果，增強實驗“可見性”）。新知講解陽極陰極思考4：保持光照條件不變，逐漸加大兩極之間的電壓，大家分析光電流會怎樣變化？新知講解（1）存在飽和電流光照不變，增大UAK，G表中電流達到某一值后不再增大，即達到飽和值。因為光照條件一定時，K發(fā)射的電子數(shù)目一定。實驗表明：入射光越強，飽和電流越大，單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多。新知講解陽極陰極思考5：保持光照條件不變，對調(diào)電源的正負極，逐漸加大兩極之間的

3、電壓，大家分析光電流會怎樣變化？新知講解：使光電流減小到零的反向電壓+ + + + + + 一 一 一 一 一 一v加反向電壓，如右圖所示：光電子所受電場力方向與光電子速度方向相反，光電子作減速運動。若最大的初動能U=0時，I0，因為電子有初速度則I=0，式中UC為遏止電壓(2)存在遏止電壓EEUFKA新知講解IIsUaOU黃光（ 強）黃光（ 弱）光電效應(yīng)伏安特性曲線遏止電壓飽和電流蘭光Ub思考6：對剛才的實驗，加了遏止電壓后，如果再增大入射光的強度，電路中會有光電流嗎？減弱光的強度，遏止電壓會減小嗎？實驗表明:對于一定顏色(頻率)的光, 無論光的強弱如何,遏止電壓是一樣的. 光的頻率 改變時

4、，遏止電壓也會改變。光電子的能量只與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強弱無關(guān)。新知講解經(jīng)研究后發(fā)現(xiàn)：對于每種金屬，都相應(yīng)確定的截止頻率 c 。 當入射光頻率 c 時，電子才能逸出金屬表面；當入射光頻率 c時，無論光強多大也無電子逸出金屬表面。(3)存在截止頻率新知講解(4)具有瞬時性陽極陰極實驗結(jié)果：即使入射光的強度非常微弱，只要入射光頻率大于被照金屬的極限頻率，電流表指針也幾乎是隨著入射光照射就立即偏轉(zhuǎn)。更精確的研究推知，光電子發(fā)射所經(jīng)過的時間不超過109 秒（這個現(xiàn)象一般稱作“光電子的瞬時發(fā)射”）。光電效應(yīng)在極短的時間內(nèi)完成 新知講解勒納德等人通過實驗得出以下結(jié)論： 對于任何一種金屬，都有一個

5、極限頻率，入射光的頻率必須大于這個極限頻率，才能發(fā)生光電效應(yīng)，低于這個頻率就不能發(fā)生光電效應(yīng)； 當入射光的頻率大于極限頻率時，入射光越強，飽和電流越大；光電子的最大初動能與入射光的強度無關(guān)，只隨著入射光的頻率增大而增大；入射光照到金屬上時，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時的，一般不超過10-9秒.新知講解二.光電效應(yīng)解釋中的疑難 思考7：人們知道，金屬中原子外層的電子會脫離原子而做無規(guī)則的熱運動。但在溫度不很高時，電子并不能大量逸出金屬表面，這是為什么呢?使電子脫離某種金屬所做功的最小值，叫做這種金屬的逸出功。溫度不很高時，電子不能大量逸出，是由于受到金屬表面層的引力作用，電子要從金屬中掙脫出來，必須克

6、服這個引力做功。新知講解當光照射金屬表面時，電子會吸收光的能量。若電子吸收的能量超過逸出功，電子就能從金屬表面逸出，這就是光電子。光越強，逸出的電子數(shù)越多，光電流也就越大。這些結(jié)論與實驗相符。金屬鎢鈣鈉鉀銣截止頻率0/1014 Hz10.957.735.535.445.15逸出功W0/eV4.543.202.292.252.13新知講解光越強，光電子的初動能應(yīng)該越大，所以遏止電壓UC應(yīng)與光的強弱有關(guān)。不管光的頻率如何，只要光足夠強，電子都可獲得足夠能量從而逸出表面，不應(yīng)存在截止頻率。如果光很弱，按經(jīng)典電磁理論估算，電子需幾分鐘到十幾分鐘的時間才能獲得逸出表面所需的能量，這個時間遠遠大于10 -

7、9 S。 以上三個結(jié)論都與實驗結(jié)果相矛盾的，所以無法用經(jīng)典的波動理論來解釋光電效應(yīng)。課堂練習1、利用光電管研究光電效應(yīng)實驗如圖所示,用頻率為的可見光照射陰極K,電流表中有電流通過,則()A.用紫外線照射,電流表不一定有電流通過B.用紅光照射,電流表一定無電流通過C.用頻率為的可見光照射K,當滑動變阻器的滑動觸頭移到A端時,電流表中一定無電流通過D.用頻率為的可見光照射K,當滑動變阻器的滑動觸頭向B端滑動時,電流表示數(shù)可能不變D課堂練習解析：因紫外線的頻率比可見光的頻率高,所以用紫外線照射時,電流表中一定有電流通過,選項A錯誤。因不知陰極K的截止頻率,所以用紅光照射時,也可能發(fā)生光電效應(yīng),所以選

8、項B錯誤。即使UAK=0,電流表中也可能有電流通過,所以選項C錯誤。當滑動觸頭向B端滑動時,UAK增大,陽極A吸收光電子的能力增強,光電流會增大,當所有光電子都到達陽極A時,電流達到最大,即飽和電流,若在滑動前,電流已經(jīng)達到飽和電流,那么即使增大UAK,光電流也不會增大,所以選項D正確。新知講解規(guī)律方法：關(guān)于光電效應(yīng)的三個理解誤區(qū)誤區(qū)1:誤認為光電效應(yīng)中,只要光強足夠大,就能發(fā)生光電效應(yīng)。產(chǎn)生該誤區(qū)的原因是對產(chǎn)生光電效應(yīng)的條件認識不清,實際上能不能發(fā)生光電效應(yīng)由入射光的頻率決定,與入射光的強度無關(guān)。誤區(qū)2:誤認為光電流的強度與入射光的強度一定成正比。出現(xiàn)該誤區(qū)是由于混淆了光電流和飽和光電流。實

9、際上,光電流未達到飽和值之前其大小不僅與入射光的強度有關(guān),還與光電管兩極間的電壓有關(guān),只有飽和光電流的強度才與入射光的強度成正比。新知講解誤區(qū)3:誤認為入射光越強,產(chǎn)生的光電子數(shù)一定越多。這是對光強的概念理解不全面造成的,實際上,入射光強度指的是單位時間內(nèi)入射到金屬單位面積上的光子的總能量,是由入射的光子數(shù)和入射光子的頻率決定的,可用E=nh表示,其中n為單位時間內(nèi)的光子數(shù)。在入射光頻率不變的情況下,光強度與光子數(shù)成正比。換用不同頻率的光,即使光強度相同,光子數(shù)目也不同,因而逸出的光電子數(shù)目也不同。拓展提高1、下列利用光子說對光電效應(yīng)的解釋正確的是()A.金屬表面的一個電子只能吸收一個光子B.

10、電子吸收光子后一定能從金屬表面逸出,成為光電子C.金屬表面的一個電子吸收若干個光子,積累了足夠的能量才能從金屬表面逸出D.無論光子能量大小如何,電子吸收光子并積累能量后,總能逸出成為光電子解析：根據(jù)光子說,金屬中的一個電子一次只能吸收一個光子,只有所吸收的光子頻率大于金屬的截止頻率,電子才能逃離金屬表面,成為光電子,且光子的吸收是瞬時的,不需時間的積累,故只有選項A正確。A拓展提高2、電器指針原來是閉合的,現(xiàn)讓紫外線燈發(fā)出的光照射鋅板,發(fā)現(xiàn)驗電器指針張開了,則()A.驗電器的指針帶了正電B.該實驗表明光是一種電磁波C.增強紫外線燈的發(fā)光強度,指針張角會增大D.紅光照射鋅板,驗電器的指針張角一定

11、會變得更大AC拓展提高解析：用紫外線燈照射鋅板時,驗電器指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn),可知發(fā)生了光電效應(yīng),電子從鋅板中逸出,此時鋅板失去電子帶正電,故A正確。光是一種電磁波,但本實驗無法得出此結(jié)論,故B錯誤。紫外光越強,單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)目越多,則帶電荷量越大,所以驗電器的指針偏角越大,故C正確。因為紅光的頻率小于紫外線的頻率,用紅光照射,不一定發(fā)生光電效應(yīng),故D錯誤。拓展提高3、(2020江蘇鹽城期末)如圖所示,當光照射到光電管時,靈敏電流計指針沒有發(fā)生偏轉(zhuǎn),檢查電路沒有發(fā)現(xiàn)斷路情況,各元件也正常。發(fā)生這種情況可能的原因是()A.電源電壓太高 B.入射光波長太長C.入射光強度較弱D.光照射時間太短解析：由題圖可知,此時電源提供的電壓為正向電壓,只要能發(fā)生光電效應(yīng),電路中就有電流,故A錯誤;若入射光波長太長,頻率太小，小