人教版(新教材)高中物理選擇性必修3學(xué)案1：第1課時(shí) 光電效應(yīng)

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第三冊(cè)PAGEPAGE1第四章原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性第1課時(shí)光電效應(yīng)〖學(xué)習(xí)目標(biāo)〗1．知道光電效應(yīng)中極限頻率的概念及其與光的電磁理論的矛盾．2．知道光子說(shuō)及其對(duì)光電效應(yīng)的解釋．3．掌握愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程并會(huì)用它來(lái)解決簡(jiǎn)單問(wèn)題〖必備知識(shí)〗知識(shí)點(diǎn)一、光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律1．光電效應(yīng)定義照射到金屬表面的光，能使金屬中的電子從表面逸出的現(xiàn)象．2．光電子光電效應(yīng)中發(fā)射出來(lái)的電子．3.研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置4．光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律（1）存在截止頻率：當(dāng)入射光的頻率低于截止頻率時(shí)，不論光多么強(qiáng)，光電效應(yīng)都不會(huì)發(fā)生。不同金屬的截止頻率不同，即截止頻率與金屬自身的性質(zhì)有關(guān)。（2）存在著飽和電流：入射光強(qiáng)度一定，單位時(shí)間內(nèi)陰極K發(fā)射的光電子數(shù)一定，入射光越強(qiáng)，飽和電流越大．表明入射光越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多．存在截止電壓：使光電流減小到0的反向電壓Uc同一種金屬對(duì)于一定頻率的光，無(wú)論光的強(qiáng)弱如何，截止電壓都是一樣的對(duì)于同一種金屬，光電子的能量只與入射光的頻率有關(guān)，而與入射光的強(qiáng)弱無(wú)關(guān)。光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性．光電效應(yīng)幾乎是瞬時(shí)的，無(wú)論入射光怎么微弱，時(shí)間都不超過(guò)10－9s.知識(shí)點(diǎn)二、愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)理論1．逸出功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，用W0表示，不同金屬的逸出功不同．2光子光不僅在發(fā)射和吸收時(shí)能量是一份一份的，而且光本身就是由一個(gè)個(gè)不可分割的能量子組成的，頻率為ν的光的能量子為hν，這些能量子稱為光子．3.光子的能量光子的能量即每個(gè)光子的能量，其值為ε＝hν(ν為光子的頻率)，其大小由光的頻率決定．4．愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程(1)對(duì)光電效應(yīng)的說(shuō)明在光電效應(yīng)中，金屬中的電子吸收一個(gè)光子獲得的能量是hν，其中一部分用來(lái)克服金屬的逸出功W0，另一部分為光電子的初動(dòng)能Ek.(2)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0.(3)對(duì)光電效應(yīng)規(guī)律的解釋①光電子的最大初動(dòng)能與入射光頻率有關(guān)，與光的強(qiáng)弱無(wú)關(guān)．只有當(dāng)hν>W0時(shí)，才有光電子逸出．②電子一次性吸收光子的全部能量，不需要積累能量的時(shí)間．③對(duì)于同種顏色的光，光較強(qiáng)時(shí)，包含的光子數(shù)較多，照射金屬時(shí)產(chǎn)生的光電子較多，因而飽和電流較大．〖『點(diǎn)石成金』〗光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0的理解(1)式中的Ek是光電子的最大初動(dòng)能，就某個(gè)光電子而言，其離開(kāi)金屬時(shí)剩余動(dòng)能大小可以是0～Ek范圍內(nèi)的任何數(shù)值．(2)光電效應(yīng)方程實(shí)質(zhì)上是能量守恒方程：能量為E＝hν的光子被電子所吸收，電子把這些能量的一部分用來(lái)克服金屬表面對(duì)它的吸引，另一部分就是電子離開(kāi)金屬表面時(shí)的動(dòng)能．如果克服吸引力做功最少為W0，則電子離開(kāi)金屬表面時(shí)動(dòng)能最大為Ek，根據(jù)能量守恒定律可知：Ek＝hν－W0.(3)光電效應(yīng)方程包含了產(chǎn)生光電效應(yīng)的條件：若發(fā)生光電效應(yīng)，則光電子的最大初動(dòng)能必須大于零，即Ek＝hν－W0>0，亦即hν＞W(wǎng)0，ν＞eq\f(W0,h)＝νc，而νc＝eq\f(W0,h)恰好是光電效應(yīng)的截止頻率．(4)Ek-ν曲線：如圖所示是光電子最大初動(dòng)能Ek隨入射光頻率ν的變化曲線．這里，橫軸上的截距是截止頻率或極限頻率；縱軸上的截距是逸出功的負(fù)值；斜率為普朗克常量．〖課堂檢測(cè)〗1．(多選)對(duì)光電效應(yīng)的理解正確的是()A．金屬鈉的每個(gè)電子可以吸收一個(gè)或一個(gè)以上的光子，當(dāng)它積累的動(dòng)能足夠大時(shí)，就能逸出金屬B．在光電效應(yīng)中，一個(gè)電子只能吸收一個(gè)光子C．如果入射光子的能量小于金屬表面的電子克服原子核的引力而逸出時(shí)所需做的最小功，便不能發(fā)生光電效應(yīng)D．發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，入射光越強(qiáng)，光子的能量就越大，光電子的最大初動(dòng)能就越大2.(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(shuō)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(dòng)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3．用單色光照射某金屬表面，能否發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，取決于該單色光的（）A．強(qiáng)度 B．波長(zhǎng) C．速度 D．光子數(shù)目4．(多選)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)按如圖a方式連接電路，利用該裝置在不同實(shí)驗(yàn)條件下得到了三條光電流I與A、K兩極之間電壓UAK的關(guān)系曲線(甲光、乙光、丙光)如圖b所示，則下列說(shuō)法中正確的是()A.甲、乙兩光的光照強(qiáng)度相同B．丙光照射陰極時(shí)，極板的逸出功最大C．甲、乙、丙三光的頻率關(guān)系為ν甲＝ν乙<ν丙D．若把滑動(dòng)變阻器的滑片P向右滑動(dòng)，光電流不一定增大5．用光照射某種金屬，金屬表面有電子逸出。若保持入射光的頻率不變，減小入射光的強(qiáng)度，則（）A．光電子的最大初動(dòng)能減小 B．光電子的最大初動(dòng)能保持不變C．可能無(wú)電子從金屬表面逸出 D．單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)目不變6.已知金屬銫的極限波長(zhǎng)為0.66μm，用0.50μm的光照射銫金屬表面發(fā)射光電子的最大初動(dòng)能為多少？銫金屬的逸出功為多少？

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁1．BC〖解析〗按照愛(ài)因斯坦的光子說(shuō)，光子的能量由光的頻率決定，與光強(qiáng)無(wú)關(guān)，入射光的頻率越大，發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能越大；但要使電子離開(kāi)金屬，電子必須具有足夠的動(dòng)能，而電子增加的動(dòng)能只能來(lái)源于照射光的光子能量，且一個(gè)電子只能吸收一個(gè)光子，不能同時(shí)吸收多個(gè)光子，所以光子的能量小于某一數(shù)值時(shí)便不能產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象；電子從金屬逸出時(shí)只有從金屬表面向外逸出的電子克服原子核的引力所做的功最?。C上所述，選項(xiàng)B、C正確．2.AC〖解析〗產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí)，光的強(qiáng)度越大，單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)越多，飽和光電流越大，說(shuō)法A正確．飽和光電流大小與入射光的頻率無(wú)關(guān)，說(shuō)法B錯(cuò)誤．光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的增加而增加，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，說(shuō)法C正確．減小入射光的頻率，如低于極限頻率，則不能發(fā)生光電效應(yīng)，沒(méi)有光電流產(chǎn)生，說(shuō)法D錯(cuò)誤．3．B〖解析〗用單色光照射某金屬表面，能否發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，取決于該單色光的頻率或波長(zhǎng)。故選B。4．CD〖解析〗甲、乙兩光對(duì)應(yīng)的遏止電壓相同，小于丙光的遏止電壓，根據(jù)eUc＝eq\f(1,2)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(m))＝hν－W0，可知入射光的頻率越高，對(duì)應(yīng)的遏止電壓Uc越大，所以甲、乙兩光的頻率相等，小于丙光的頻率，C正確；甲、乙兩光的頻率相同，飽和光電流大的光照強(qiáng)度大，則甲光的光照強(qiáng)度大于乙光，A錯(cuò)誤；陰極極板的逸出功是金屬自身的屬性，與入射光的性質(zhì)無(wú)關(guān)，B錯(cuò)誤；題圖a中光電管加的是正向電壓，如果光電流已經(jīng)達(dá)到飽和，把滑動(dòng)變阻器的滑片P向右滑動(dòng)，正向電壓增大，光電流不增大，D正確。5．B〖解析〗根據(jù)光電效應(yīng)的規(guī)律可知，光電子的最大初動(dòng)能隨入射光的頻率增加而增大，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，則若保持入射光的頻率不變，減小入射光的強(qiáng)度，則光電子的最大初動(dòng)能保持不變，但是單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)目減小。故選B。6.9.8×10－20J3×10－19J〖解析〗銫的逸出功為W＝hν0＝heq\f(c,λ0)將c＝3×108m/s，h＝6.63×10－34J