粵教版選修35 第二章 第一節(jié) 光電效應(yīng) 課件（36張）.ppt

第一節(jié)光電效應(yīng) 第二章波粒二象性 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 了解光電效應(yīng) 掌握光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 2 知道光電流與光的強(qiáng)度和光的頻率之間的關(guān)系 3 理解極限頻率和遏止電壓的概念 內(nèi)容索引 知識探究新知探究點(diǎn)點(diǎn)落空 題型探究重點(diǎn)難點(diǎn)各個擊破 達(dá)標(biāo)檢測當(dāng)堂檢測鞏固反饋 知識探究 導(dǎo)學(xué)探究 光電流的產(chǎn)生是光照射的結(jié)果 如圖1所示是用來探究光電流的大小與入射光強(qiáng)度和頻率關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置圖 光源強(qiáng)度可以通過改變光罩上出射孔的數(shù)目或大小來改變 光的頻率可以用不同的濾色片來改變 1 在頻率不變 保持藍(lán)光不變 的情況下 改變?nèi)肷涔獾膹?qiáng)度 光電流的大小如何變化 一 光電效應(yīng)與光電流 圖1 答案隨著光強(qiáng)的增加 光電流逐漸變大 答案 2 將光的強(qiáng)度保持不變 更換濾色片以改變?nèi)肷涔獾念l率 以藍(lán)光 綠光 紅光為例 光電流有什么變化 這說明什么問題 答案藍(lán)光和綠光照射時都有光電流產(chǎn)生 而紅光照射時沒有 即使增強(qiáng)紅光的強(qiáng)度依然沒有光電流 這說明對于某種金屬只有光的頻率足夠大 才能發(fā)生光電效應(yīng) 如小于某個頻率值 光再強(qiáng)也不能發(fā)生光電效應(yīng) 答案 知識梳理 1 光電效應(yīng) 1 光電效應(yīng)金屬在光的照射下發(fā)射的現(xiàn)象 2 光電子 光電效應(yīng)中發(fā)射出來的 3 光電流 光電管陰極發(fā)出的被收集 在回路中會形成電流 稱為光電流 電子 電子 光電子 陽極 2 光電流及變化 1 光電管是利用制成的一種常見的光電器件 它可以把 轉(zhuǎn)變成 光電管主要是由密封在玻璃殼內(nèi)的和組成 陰極表面敷有束縛電子能力較的堿金屬 2 在正向電壓一定的情況下 光電流的變化與入射光的有關(guān) 與入射光的無關(guān) 光源強(qiáng)度可以使光電管單位時間內(nèi)發(fā)射的 數(shù)目變化 3 極限頻率對于每一種金屬 只有當(dāng)入射光頻率某一頻率 0時 才會產(chǎn)生光電流 我們將 0稱為 其對應(yīng)的波長稱為 光電效應(yīng) 光信號 電信號 陰極 陽極 弱 強(qiáng)度 頻率 陰極 光電子 大于 極限頻率 極限波長 即學(xué)即用 判斷下列說法的正誤 1 只要光足夠強(qiáng) 任何頻率的光都可以使金屬發(fā)生光電效應(yīng) 2 能否發(fā)生光電效應(yīng) 取決于入射光的頻率 與光的強(qiáng)度無關(guān) 3 發(fā)生光電效應(yīng)時 單位時間內(nèi)發(fā)出的光電子數(shù)越多 光電流越強(qiáng) 答案 導(dǎo)學(xué)探究 1 如圖2所示是測量遏止電壓的示意圖 利用它可測量光電子的最大初動能 光電管兩極加的是什么電壓 有何作用 當(dāng)反向電壓增大時 光電流怎么變 二 遏止電壓 答案反向電壓使光電子減速答案減小 答案 圖2 怎樣求得光電子的最大初動能 答案 2 在圖中 利用藍(lán)光照射 加反向電壓 逐漸增大電壓 直至光電流恰好為零 記錄遏止電壓的值 改變?nèi)肷涔鈴?qiáng)度 記錄的遏止電壓的值有什么特點(diǎn) 答案不變 答案 3 維持光源強(qiáng)度不變 改變?nèi)肷涔獾念l率 先采用藍(lán)光作為入射光 記錄遏止電壓值 再換綠光作為入射光 記錄遏止電壓值 有什么現(xiàn)象 答案綠光作為入射光時遏止電壓較小 答案 4 綜合上面的分析 關(guān)于光電子的最大初動能與入射光頻率 能得出什么結(jié)論 答案遏止電壓只與入射光的頻率有關(guān) 而與入射光的強(qiáng)弱無關(guān) 而遏止電壓對應(yīng)光電子的最大初動能 也就是說其最大初動能也只與入射光的頻率有關(guān) 答案 知識梳理 遏止電壓1 定義 在強(qiáng)度和頻率一定的光照射下 回路中的光電流會隨著反向電壓的增加而 并且當(dāng)反向電壓達(dá)到某一數(shù)值時 光電流將會減小到零 這時的電壓稱為 用符號u0表示 光電子到達(dá)陽極要克服反向電場力做的功w 光電子最大初動能 2 光電子的最大初動能只與入射光的有關(guān) 減小 遏止電壓 eu0 eu0 頻率 即學(xué)即用 判斷下列說法的正誤 1 遏止電壓是反向電壓 其作用是阻礙電子的運(yùn)動 2 光電管加反向電壓時 電壓越小 光電流也越小 3 遏止電壓與入射光的強(qiáng)度有關(guān) 與入射光的頻率無關(guān) 答案 題型探究 一 光電效應(yīng)現(xiàn)象 1 光電效應(yīng)的實(shí)質(zhì) 光現(xiàn)象電現(xiàn)象 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)射出來的電子 其本質(zhì)還是電子 例1一驗(yàn)電器與鋅板相連 如圖3所示 用一紫外線燈照射鋅板 關(guān)燈后 驗(yàn)電器指針保持一定偏角 答案 解析 解析當(dāng)用紫外線燈照射鋅板時 鋅板發(fā)生光電效應(yīng) 鋅板放出光電子而帶上正電 此時與鋅板連在一起的驗(yàn)電器也帶上了正電 故指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn) 當(dāng)帶負(fù)電的小球與鋅板接觸后 中和了一部分正電荷 從而使驗(yàn)電器的指針偏角減小 圖3 1 現(xiàn)用一帶負(fù)電的金屬小球與鋅板接觸 則驗(yàn)電器指針偏角將 填 增大 減小 或 不變 減小 2 使驗(yàn)電器指針回到零 再用相同強(qiáng)度的鈉燈發(fā)出的黃光照射鋅板 驗(yàn)電器指針無偏轉(zhuǎn) 那么 若改用強(qiáng)度更大的紅外線燈照射鋅板 可觀察到驗(yàn)電器指針 填 有 或 無 偏轉(zhuǎn) 無 答案 解析 解析使驗(yàn)電器指針回到零 用鈉燈發(fā)出的黃光照射鋅板 驗(yàn)電器指針無偏轉(zhuǎn) 說明鈉燈發(fā)出的黃光的頻率小于鋅的極限頻率 而紅外線比黃光的頻率還要低 更不可能使鋅板發(fā)生光電效應(yīng) 能否發(fā)生光電效應(yīng)與入射光的強(qiáng)弱無關(guān) 針對訓(xùn)練1如圖4所示為光電管電路的示意圖 在光電管電路中 下列說法錯誤的是a 能夠把光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘朾 電路中的電流是由光電子的運(yùn)動形成的c 光照射到光電管的a極發(fā)生光電子并飛向k極d 光照射到光電管的k極發(fā)生光電子并飛向a極 圖4 答案 解析 解析在光電管中 當(dāng)光照射到陰極k時 將發(fā)射出光電子 被a極的正向電壓吸引而奔向a極 形成光電流 使電路導(dǎo)通 照射光的強(qiáng)度越大 產(chǎn)生的光電流越大 這樣就把光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換 二 光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 1 每種金屬都有一定的極限頻率 當(dāng)入射光的頻率低于極限頻率時 不管入射光的強(qiáng)度多大 照射時間多長都不會產(chǎn)生光電子 一旦入射光的頻率超過極限頻率 則不管光有多么弱都會發(fā)生光電效應(yīng) 發(fā)出光電子 2 在發(fā)生光電效應(yīng)的條件下 光電流的大小或單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)目由光的強(qiáng)度決定 3 光電子的最大初動能與入射光的強(qiáng)度無關(guān) 只與入射光的頻率有關(guān) 遏止電壓隨入射光頻率的增大而增大 與光強(qiáng)無關(guān) 4 隨著反向電壓的增大 光電流逐漸減小 說明金屬中逸出的光電子的初動能是不同的 而光電子的最大初動能與遏止電壓是對應(yīng)的 5 光電效應(yīng)幾乎是瞬時的 發(fā)生時間一般不超過10 9s 例2利用光電管研究光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)如圖5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(dāng)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(dāng)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 圖5 答案 解析 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(xiàng)a錯誤 因不知陰極k的極限頻率 所以用紅光照射時 不一定發(fā)生光電效應(yīng) 所以選項(xiàng)b錯誤 即使uak 0 電流表中也有電流 所以選項(xiàng)c錯誤 當(dāng)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(qiáng) 光電流會增大 當(dāng)所有光電子都到達(dá)陽極a時 電流達(dá)到最大 即飽和電流 若在滑動前 電流已經(jīng)達(dá)到飽和電流 那么即使增大uak 光電流也不會增大 所以選項(xiàng)d正確 針對訓(xùn)練2入射光照射到某金屬表面上發(fā)生光電效應(yīng) 若入射光的強(qiáng)度減弱 而頻率保持不變 那么a 從光照至金屬表面上到發(fā)射出光電子之間的時間間隔將明顯增加b 逸出的光電子的最大初動能將減小c 單位時間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目將減少d 有可能不發(fā)生光電效應(yīng) 答案 解析 解析發(fā)生光電效應(yīng)幾乎是瞬時的 選項(xiàng)a錯誤 入射光的強(qiáng)度減弱 說明單位時間內(nèi)的入射光子數(shù)目減少 頻率不變 逸出的光電子的最大初動能也就不變 選項(xiàng)b錯誤 光電流隨入射光強(qiáng)度的減小而減小 逸出的光電子數(shù)目也隨入射光強(qiáng)度的減小而減少 故選項(xiàng)c正確 入射光照射到某金屬上發(fā)生光電效應(yīng) 說明入射光頻率不低于這種金屬的極限頻率 入射光的強(qiáng)度減弱而頻率不變 同樣能發(fā)生光電效應(yīng) 故選項(xiàng)d錯誤 三 經(jīng)典電磁理論解釋的局限性 在光的照射下 物體內(nèi)部的電子受到電磁波的作用做受迫振動 例3在光電效應(yīng)的規(guī)律中 經(jīng)典電磁理論能解釋的有a 入射光的頻率必須大于被照射金屬的極限頻率時才能發(fā)生光電效應(yīng)b 光電子的最大初動能與入射光強(qiáng)度無關(guān) 只隨入射光頻率的增大而增大c 入射光照射到金屬上時 光電子的發(fā)射幾乎是瞬時的 一般不超過10 9sd 當(dāng)入射光頻率大于極限頻率時 光電子數(shù)目隨入射光強(qiáng)度的增大而增多 答案 達(dá)標(biāo)檢測 1 2 3 4 1 光電效應(yīng)現(xiàn)象的認(rèn)識 當(dāng)用一束紫外線照射鋅板時 產(chǎn)生了光電效應(yīng) 這時a 鋅板帶負(fù)電b 有正離子從鋅板逸出c 有電子從鋅板逸出d 鋅板會吸附空氣中的正離子 答案 解析 解析當(dāng)用一束紫外線照射鋅板時 產(chǎn)生了光電效應(yīng) 有電子從鋅板逸出 鋅板帶正電 選項(xiàng)c正確 a b d錯誤 答案 解析 1 2 3 4 2 光電效應(yīng)規(guī)律 多選 已知光電管陰極的極限頻率為 0 如圖6所示 現(xiàn)將頻率 大于 0 的光照射在陰極上a 照射在陰極上的光的強(qiáng)度越大 單位時間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目也越多b 為了阻止光電子到達(dá)陽極a 必須在a k間加一足夠高的反向電壓c 加在a k間的正向電壓越大 通過光電管的飽和光電流的值也越大d 光電管的光電流值不因加在a k間正向電壓的增大而增大 解析 圖6 1 2 3 4 解析由 0可知 陰極k發(fā)生光電效應(yīng) 由實(shí)驗(yàn)結(jié)論知a正確 在a k間加一足夠高的反向電壓 在電場力的作用下 陰極k上逸出的光電子不能順利到達(dá)陽極a 不能形成光電流 b正確 增大a k間的正向電壓 開始時光電流增大 正向電壓增大到某值時 可使從陰極逸出的光電子全部到達(dá)陽極 此時電路中的光電流達(dá)到最大值 再增大電壓 電流不變 c d錯誤 1 2 3 4 3 光電效應(yīng)規(guī)律的理解 用某種單色光照射某種金屬表面 發(fā)生光電效應(yīng) 現(xiàn)將該單色光的光強(qiáng)減弱 則下列說法中正確的是 光電子的最大初動能不變 光電子的最大