4. 2 光電效應 課件高二下學期物理人教版（2019）選擇性必修第三冊

2.光電效應回顧1:用毛皮摩擦過的橡膠棒帶什么電荷？回顧2:檢驗物體帶電的儀器？橡膠棒帶負電荷驗電器，知識回顧！帶電荷越多，張角越大？演示實驗思考1:鋅板帶上負電后鋁箔張開，用手接觸一下后，看到什么現象？說明了什么？思考2:鋅板帶上負電后鋁箔張開，用紫外線燈照射鋅板后看到什么現象？說明了什么？紫外線照射鋅板,驗電器張角減小,說明鋅板失去負電荷,即電子從鋅板表面逸出。張角減小,說明鋅板失去負電荷(轉移到了手臂)一.光電效應1.定義:當光(包括不可見光)的照射金屬表面時，能使金屬中的電子從表面逸出的現象。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2.條件:(金屬不同,

c不同)能讓該金屬發(fā)生光電效應的最小頻率稱截止頻率或者極限頻率,不同金屬對應的截止頻率不同3.瞬時性:實驗表明:當入射光的頻率大于等于某一數值時才能發(fā)生光電效應.否則無論光照強度多大,都不會產生光電效應是不是只要有光照射到金屬表面，就會發(fā)生光電效應？光電效應幾乎是瞬時發(fā)生（10－9s）(赫茲發(fā)現,湯姆孫等證實)思考3:光電效應誰先發(fā)現的？思考4:此種電路實驗中，當光照射到K極板時,電流表的示數不明顯,說明電流大還是??？思考5:你有何方法增大單位時間到達A極板的光電子數,從而增大光電流的數值,讓實驗現象更明顯？單位時間到達A板的電子多還是少？思考6:該電路能否研究入射光條件一定時，電流與UAK的關系嗎？AK兩板間的電壓大小無法改變光電管G光電流陰極陽極V思考7：實驗中,當UAK逐增大，光電流會一直增大嗎？為什么？原因:增大(正向)電壓,單位時間內達到A板的光電子數增加,所以I增大。當單位時間內到達A板的光電子數等于K板單位時間內產生的光電子數時，即使增大U，I也不變,即達到最大值飽和電流4.光電效應中存在飽和電流思考8:對于一定頻率的入射光，飽和光電流的大小與光照強度有什么關系呢？對于一定頻率的入射光，光照強度越強，飽和光電流越大，單位時間內逸出的光電子數目越多。問題9：AK板加正向電壓的目的是將光電子盡可能的“拉”到A極板，若將電源正負極對調，讓AK板加反向電壓，又會出現什么現象呢？5.遏止電壓（UC）:使光電流剛好減小到0的反向電壓Uc稱為遏止電壓遏止電壓與什么有關？同一金屬,遏止電壓Uc與光照頻率ν有關(v越大，Uc越大),與光照強度無關思考：遏制電壓如何計算？光電管G光電流陰極陽極V1.(多選)如圖所示，電路中所有元件完好，但光照射到光電管上，靈敏電流計中沒有電流通過。其原因可能是(

)A.入射光太弱B.入射光波長太長C.光照時間太短D.電源正、負極接反BD2.利用光電管研究光電效應的實驗電路如圖所示，用頻率為ν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.用紅外線照射，電流表一定無電流通過C.用頻率為ν的可見光照射陰極K，當滑動變阻器的滑動觸頭P移到A端時，電流表中一定無電流通過D.用頻率為ν的可見光照射陰極K，當滑動變阻器的滑動觸頭P向B端滑動時，電流表示數可能不變D光電效應的特征光的波動理論a.截止頻率決定能否產生光電子；b.頻率一定時，光越強，光電流越大；c.光電子的最大初動能與入射光頻率有關；d.瞬時性。矛盾矛盾矛盾光的波動說解釋光電效應現象遇到了困難!!!光越強，逸出的電子數越多，光電流也就越大不管光的頻率如何，只要積累足夠長的時間，電子獲得足夠多的能量就會形成光電子光電子的最大初動能應該與入射光的強度有關如果光很弱，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10-9s。如何解釋光電效應?還是我來解釋吧！愛因斯坦從普朗克的能量子假說中得到了啟發(fā)，他提出：光本身是由一個個不可分割的能量子組成的，頻率為ν的光的能量子為hν。這些能量子后來被稱為光子。一個光子的能量：入射光的強度I：指單位時間內照射到金屬表面單位面積上的總能量I=nhν其大小由光的頻率和單位時間的光子數量共同決定1.光子2.愛因斯坦的光電效應方程或——光電子的最大初動能

——金屬的逸出功：使電子脫離某種金屬所做功的最小值W0

一個電子吸收一個光子的能量hν后，一部分能量用來克服金屬的逸出功W0，剩下的表現為逸出后電子的初動能Ek，即：二、愛因斯坦解釋光電效應現象1、光量子概念光本身就是由一個個不可分割的能量子組成的，頻率為ν的光的能量子為hν。這些能量子后來被稱為光子。

——光子的能量Ek②方程表明，只有當hν>W0時，才有光電子逸出，橫截距就是截止頻率vc光子說對光電效應的解釋①方程表明，光電子的最大初動能Ek與入射光的頻率有關，與光強無關。因此遏止電壓與頻率有關，與光強無關。斜率為？,即:③電子一次性吸收光子的全部能量，不需要積累能量的時間，光電流瞬時發(fā)生的。(4)對于同種顏色（ν相同）的光，光較強時，包含的光子數目較多(一個光子打出一個光電子)，照射金屬時產生的光電子也多，因而飽和光電流較大。怎么證明它是正確的呢？密立根以實驗數據的方式證明了光電效應方程的正確性1.

用波長為300nm的光照射鋅板，電子逸出鋅板表面的最大初動能為1.28×10－19J。已知普朗克常量為6.63×10－34J·s，真空中的光速為3.00×108m·s－1。能使鋅產生光電效應的單色光的最低頻率約為A.1×1014Hz B.8×1014HzC.2×1015Hz D.8×1015HzB2.在演示光電效應實驗中，原來不帶電的一塊鋅板與靈敏驗電器相連，用紫外線燈照射鋅板時，驗電器的指針張開一個角度，如圖所示，下列說法正確的是()A.驗電器的指針帶正電B.若僅增大紫外線的頻率，則鋅板逸出功增大C.若僅增大紫外線燈照射的強度，則單位時間內產生的光電子數減少D.若僅減小紫外線燈照射的強度，則可能不發(fā)生光電效應A3.如圖所示，甲圖為演示光電效應的實驗裝置；乙圖為a、b、c三種光照射下得到的三條電流表與電壓表讀數之間的關系曲線。下列說法正確的是()A.a、b、c三種光的頻率各不相同B.b、c兩種光的光強可能相同C.若b光為綠光，a光可能是紫光D.圖甲中的滑動變阻器的滑片向右滑動，電流表的讀數可能增大D4.在光電效應實驗中，飛飛同學用同一光電管在不同實驗條件下得到了三條光電流與電壓之間的關系曲線(甲光、乙光、丙光)，如圖2所示。則可判斷出()A.甲光的頻率大于乙光的頻率B.乙光的波長大于丙光的波長C.乙光對應的截止頻率小于丙光的截止頻率D.甲光對應的光電子最大初動能大于丙光的光電子最大初動能E.甲光的光照強度小于乙光的光照強度

B5.(多選)如圖是某金屬在光的照射下逸出的光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關系圖像，由圖像可知()A.該金屬的逸出功等于E－h(huán)ν0B.該金屬的逸出功等于hν0C.入射光的頻率為2ν0時，逸出的光電子的最大初動能為hν0D.當入射光的頻率ν大于ν0時，若ν增大一倍，則光電子的最大初動能也增大一倍BC:美國物理學家康普頓在研究石墨對X射線的散射時，發(fā)現在散射的X射線中，除了與入射波長λ0相同的成分外，還有波長大于λ0的成分，這個現象稱為康普頓效應。五、康普頓效應和光子的動量2.康普頓效應1.光的散射：光遇到介質中的微粒，傳播方向發(fā)生改變的現象。康普頓用光子的模型成功地解釋了康普頓效應。他基本思想是：光子不僅具有能量，而且具有動量，光子與晶體中的電子碰撞時遵守能量守恒和動量守恒。3.光子動量表達式:對現象的解釋：在康普頓效應中，當入射的光子與晶體中的電子碰撞時，把一部分動量轉移給電子，光子的動量變??；因此，有些光子散射后波長變長(頻率變小)。4.康普頓效應的意義:引入光子具有動量,完善光的粒子說,肯定了光的粒子性六、光的波粒二象性(1)光的干涉和衍射現象說明光具有________；波動性（2）_________和_____________說明光具有粒子性。光電效應康普頓效應（3）光子的能量hν光子的動量(4)光子既有粒子的特征，又有波的特征；即光具有______二象性。波粒（5）大量光子波動性明顯，個別或少量光子粒子性明顯。（6）光在傳播過程中往往顯示波動性，在與物質相互作用時往往顯示粒子性。（7）頻率越低的光(波長越長)波動性越明顯，頻率越高的光粒子性越明顯光的波動性是光子本身的一種屬性，不是光子之間相互作用產生的1.(多選)對光的認識，下列說法正確的是()A.少量光子的行為易表現出粒子性，大量光子的行為易表現出波動性B.光的波動性是光子本身的一種屬性，不是光子之間的相互作用引起的C.光表現出波動性時，就不具有粒子性了；光表現出粒子性時，就不具有波動性了D.光的波粒二象性可以理解為在某些場合下光的波動性表現明顯，在某些場合下，光的粒子性表現明顯ABD2.下列有關光的波粒二象性的說法中，正確的是()A.光是波也是粒子B.光子與電子不是同樣的粒子C.光的波長越長，其波動性越顯著；波長越短，其粒子性越顯著D.大量光子的行為往往顯示出波動性E.波粒二象性指光有時表現為波動性，有時表現為粒子性F.光波頻率越高，粒子性越明顯G.能量較大的光子其粒子性越顯著H.個別光子易表現出粒子性，大量光子易表現出顯示波動性3.(多選)利用如圖所示的電路研究光電效應現象，其中電極K