新教材同步輔導(dǎo)2023年高中物理第四章波粒二象性第一節(jié)光電效應(yīng)課件粵教版選擇性必修第三冊

第四章波粒二象性學(xué)習(xí)目標(biāo)物理與STSE1．了解光電效應(yīng)的規(guī)律．(重點(diǎn))2．知道并理解極限頻率、遏止電壓的概念(重點(diǎn)、難點(diǎn))

知識點(diǎn)一光電效應(yīng)1．光電效應(yīng)：物體在光的照射下發(fā)射電子的現(xiàn)象．發(fā)射出來的電子叫作光電子．2．光電管是利用光電效應(yīng)制成的一種常見的光電器件，它可以把光信號轉(zhuǎn)變成電信號．3．光電流：光電管在光的照射下，陰極發(fā)出的光電子被陽極收集，在回路中會形成電流稱為光電流．知識點(diǎn)二光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律1．光電流的變化．實(shí)驗(yàn)表明：頻率不變的情況下，入射光的強(qiáng)度越強(qiáng)，光電流越大；光的強(qiáng)度保持不變，入射光的頻率越高，光電流越大．2．截止頻率．4．經(jīng)典電磁理論解釋的局限性．經(jīng)典物理學(xué)里光的電磁理論在解釋光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)遇到了根本性的困難．1．(多選)如圖所示，用弧光燈照射鋅板，驗(yàn)電器指針張開一個(gè)角度，則下列說法中正確的是(

)A．用紫外線照射鋅板，驗(yàn)電器指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)B．用紅光照射鋅板，驗(yàn)電器指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)C．鋅板帶的是負(fù)電荷D．鋅板帶的是正電荷解析：將擦得很亮的鋅板與驗(yàn)電器連接，用弧光燈照射鋅板(弧光燈發(fā)出紫外線)，驗(yàn)電器指針張開一個(gè)角度，說明鋅板帶了電，進(jìn)一步研究表明鋅板帶正電．這說明在紫外線的照射下，鋅板中有一部分自由電子從表面飛出，鋅板帶正電，選項(xiàng)A、D正確，C錯(cuò)誤．紅光不能使鋅板發(fā)生光電效應(yīng)，B錯(cuò)誤．答案：AD2．(多選)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，下列表述正確的是(

)A．光照時(shí)間越長光電流越大B．入射光足夠強(qiáng)就可以有光電流C．遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)D．入射光頻率大于截止頻率才能產(chǎn)生光電子解析：入射光的頻率必須大于這個(gè)截止頻率(或小于極限波長)，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)，所以選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤，D正確．遏止電壓也與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，隨入射光頻率的增大而增大，選項(xiàng)C正確．答案：CD探究一光電效應(yīng)及實(shí)驗(yàn)規(guī)律2．光電效應(yīng)中的光包括不可見光和可見光．3．光電子：光電效應(yīng)中發(fā)射出來的光電子，其本質(zhì)還是電子．4．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(qiáng)度無關(guān)．5．保持入射光頻率不變，入射光越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多．6．光的強(qiáng)度與飽和光電流：飽和光電流與光強(qiáng)有關(guān)，與所加的正向電壓大小無關(guān)．且飽和光電流與入射光強(qiáng)度成正比的規(guī)律是對頻率相同的光照射金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)而言的．對于不同頻率的光，由于每個(gè)光子的能量不同，飽和光電流與入射光強(qiáng)度之間不是簡單的正比關(guān)系．【典例1】

(多選)現(xiàn)用某一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)用某一頻率的光入射時(shí)，有光電流產(chǎn)生．下列說法正確的是(

)A．保持入射光的頻率不變，入射光的光強(qiáng)變大，飽和光電流變大B．入射光的頻率變高，飽和光電流變大C．入射光的頻率變高，光電子的最大初動能變大D．保持入射光的光強(qiáng)不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產(chǎn)生解析：保持入射光的頻率不變，入射光的光強(qiáng)變大，單位時(shí)間內(nèi)光電子變多，飽和光電流變大，A正確；據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知，入射光的頻率變高，光電子的最大初動能變大，飽和光電流不變，B錯(cuò)誤，C正確；當(dāng)hν<W0時(shí)沒有光電流產(chǎn)生，D錯(cuò)誤．答案：AC關(guān)于光電效應(yīng)的兩點(diǎn)提醒(1)發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)需滿足：照射光的頻率大于金屬的極限頻率，即ν>νc，或光子的能量ε>W0.(2)光電子的最大初動能只與照射光的頻率及金屬的逸出功有關(guān)，而與照射光的強(qiáng)弱無關(guān)，強(qiáng)度大小決定了逸出光電子的數(shù)目多少．1．(多選)如圖所示，電路中所有元件完好，光照射到光電管上，靈敏電流計(jì)中沒有電流通過．其原因可能是(

)A．入射光太弱

B．入射光波長太長C．光照時(shí)間太短 D．電源正、負(fù)極接反答案：BD2．一束綠光照射某金屬發(fā)生了光電效應(yīng)，則下列說法正確的是(

)A．若增加綠光的照射強(qiáng)度，則單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)目不變B．若增加綠光的照射強(qiáng)度，則逸出的光電子將具有更大的動能C．若改用紫光照射，則逸出的光電子將具有更大的動能D．若改用紫光照射，則單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)目增加解析：在光電效應(yīng)中，入射光的頻率決定能否發(fā)生光電效應(yīng)．在能產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí)，入射光的強(qiáng)度影響單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)目，入射光的頻率影響逸出的光電子的初動能的大小，選項(xiàng)C正確．答案：C探究二經(jīng)典電磁理論與光電效應(yīng)的矛盾1．矛盾之一：遏止電壓由入射光頻率決定，與光的強(qiáng)弱無關(guān)．按照光的經(jīng)典電磁理論，光越強(qiáng)，光電子的初動能應(yīng)該越大，所以遏止電壓應(yīng)與光的強(qiáng)弱有關(guān)，而實(shí)驗(yàn)表明：遏止電壓由入射光頻率決定，與光強(qiáng)無關(guān)．2．矛盾之二：存在極限頻率．按照光的經(jīng)典電磁理論，不管光的頻率如何，只要光足夠強(qiáng)，電子都可獲得足夠能量從而逸出表面，不應(yīng)存在極限頻率．而實(shí)驗(yàn)表明：不同金屬有不同的極限頻率，入射光頻率高于極限頻率時(shí)才會發(fā)生光電效應(yīng)．3．矛盾這三：光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性．按照光的經(jīng)典電磁理論，如果光很弱，電子需幾分鐘到十幾分鐘的時(shí)間才能獲得逸出表面所需的能量．而實(shí)驗(yàn)表明：無論入射光怎樣微弱，光電效應(yīng)幾乎是瞬時(shí)的．【典例2】關(guān)于光電效應(yīng)，下列幾種表述正確的是(

)A．光電流的強(qiáng)度與入射光的頻率成正比B．光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度無關(guān)C．用不可見光照射金屬一定比用可見光照射同種金屬產(chǎn)生的光電子的最大初動能要大D．對于任何一種金屬都存在一個(gè)“最大波長”，入射光的波長必須小于這個(gè)波長，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)解析：光電流的強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度成正比，與頻率無關(guān)，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤．不可見光既包括頻率比可見光大的紫外線、X射線、γ射線，也包括頻率比可見光小的紅外線、無線電波，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．答案：D光電效應(yīng)規(guī)律中“光電流的強(qiáng)度”指的是光電流的飽和值(對應(yīng)從陰極發(fā)射出的電子全部被拉向陽極的狀態(tài))．因?yàn)楣怆娏魑催_(dá)到飽和值之前，其大小不僅與入射光的強(qiáng)度有關(guān)，還與光電管兩極間的電壓有關(guān)，只有在光電流達(dá)到飽和值以后才和入射光的強(qiáng)度成正比．3.如圖所示為光電管的使用原理圖，已知有波長為λ0的光照射到陰極K上時(shí)，電路中有光電流，則(

)A．若有波長為λ(λ<λ0)的光照到陰極K上，電路中一定沒有光電流B．用波長為λ0的光照射陰極K，保持光電管兩極間電壓不變，增大該單色光的強(qiáng)度，則光電流增大C．增加電路中電源電壓，電路中的光電流一定增大D．減弱波長為λ0的光的照射強(qiáng)度，則電路中的光電流減小，最終會為零解析：通過本實(shí)驗(yàn)可知，電路中要有光電流，入射光需達(dá)到一定頻率，低于這個(gè)頻率便沒有光電流產(chǎn)生，因此選項(xiàng)A中，λ<λ0一定有ν>ν0，故電路中一定有光電流，故A錯(cuò)誤；由實(shí)驗(yàn)結(jié)論易知，B正確；若用某光照射時(shí)，使光電管發(fā)生光電效應(yīng)，增大正向電壓，開始光電流增大，正向電壓增大到某值時(shí)，可使從陰極逸出的光電子全部到達(dá)陽極，此時(shí)電路中的光電流達(dá)最大值，再增大電壓，此后電流不變，故C錯(cuò)誤；減弱入射光的強(qiáng)度，可使光電流減小，但只要能發(fā)生光電效應(yīng)，光電流就不可能減為零，D錯(cuò)誤．答案：B4．光電效應(yīng)的四條規(guī)律中，波動說僅能解釋的一條規(guī)律是(

)A．入射光的頻率必須大于或等于被照金屬的極限頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng)B．發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比C．光電子的最大初動能隨入射光頻率的增大而增大D．光電效應(yīng)發(fā)生的時(shí)間極短，一般不超過10－9s解析：入射光