高考物理課件：光電效應

1、高考物理課件：光電效應- 光的認識發(fā)展史光的認識發(fā)展史- 什么是光？什么是光？ 光是什么？光是什么？讓我們讓我們撫去歲月的風塵撫去歲月的風塵打開歷史的卷面打開歷史的卷面踏著前人的足跡踏著前人的足跡回顧一下光學說的發(fā)展回顧一下光學說的發(fā)展光電效應實驗光電效應實驗一、光電效應一、光電效應 1.什么是光電效應什么是光電效應? 物體在光的照射下發(fā)射電子的現象，物體在光的照射下發(fā)射電子的現象，稱為光電效應。發(fā)射出來的電子稱為光電稱為光電效應。發(fā)射出來的電子稱為光電子。子。疑問：光電子的發(fā)射與什么因素有疑問：光電子的發(fā)射與什么因素有關呢？為了研究這個問題，我們來關呢？為了研究這個問題，我們來認識一種光學器

2、件。認識一種光學器件。二、光電管二、光電管1、光電管是利用光電效應制成的、光電管是利用光電效應制成的一種常見的光電器件。一種常見的光電器件。2、結構：如圖，主要是由密封在、結構：如圖，主要是由密封在玻璃殼內的陰極和陽極組成。玻璃殼內的陰極和陽極組成。陰極陰極陽陽極極3、工作電路原理：、工作電路原理：陰極陰極陽極陽極光光 陰極陰極K在光的照射下，在光的照射下，發(fā)射出電子，電子具有動能可以向前運動，而陰極和發(fā)射出電子，電子具有動能可以向前運動，而陰極和陽極之間也加有一個電場，使電子飛向陽極陽極之間也加有一個電場，使電子飛向陽極A，電路，電路中就形成了電流。電阻中就形成了電流。電阻RL之間的電壓就隨

3、光電流而之間的電壓就隨光電流而變化從而把光信號轉變?yōu)殡娦盘栠@就是光電管的作變化從而把光信號轉變?yōu)殡娦盘栠@就是光電管的作用用.光電流：光電子的定向移動就形成了光電流光電流：光電子的定向移動就形成了光電流 三、光電流的變化三、光電流的變化 光電流的產生是光照射的結果，那么光光電流的產生是光照射的結果，那么光電流的大小是否跟入射光的強度及其頻率有電流的大小是否跟入射光的強度及其頻率有關呢？關呢？我們通過實驗研究這個問題我們通過實驗研究這個問題實驗結論：實驗結論：1、入射光的頻率必須大于這個極限頻率才能產生光、入射光的頻率必須大于這個極限頻率才能產生光電效應，低于這個頻率的光，無論光強怎樣大，也電效應

4、，低于這個頻率的光，無論光強怎樣大，也不能產生光電效應。我們把這個頻率稱為極限頻率不能產生光電效應。我們把這個頻率稱為極限頻率2、發(fā)生光電效應時，入射光越強，光電流也越大。、發(fā)生光電效應時，入射光越強，光電流也越大。四、遏止電壓四、遏止電壓1、最大初動能、最大初動能 從光電管陰極射出的光電子具有一定的動能，為了從光電管陰極射出的光電子具有一定的動能，為了測量光電子的動能，可以在光電管的兩個電極上加上反測量光電子的動能，可以在光電管的兩個電極上加上反向電壓，如圖所示，用于阻止光電子到達陽極。向電壓，如圖所示，用于阻止光電子到達陽極。甲四、遏止電壓四、遏止電壓最大初動能最大初動能 從光電管陰極射出

5、的光電子具有一定的動能，為了從光電管陰極射出的光電子具有一定的動能，為了測量光電子的動能，可以在光電管的兩個電極上加上反測量光電子的動能，可以在光電管的兩個電極上加上反向電壓，如圖所示，用于阻止光電子到達陽極。向電壓，如圖所示，用于阻止光電子到達陽極。甲問題：問題：1、在光強度和頻率一定、在光強度和頻率一定的情況下，當反向電壓的情況下，當反向電壓增大，光電流怎么變？增大，光電流怎么變？2、當反向電壓很大時會、當反向電壓很大時會出現什么情況出現什么情況 ？ 光電效應中從金屬出光電效應中從金屬出來的電子，有的從金屬表來的電子，有的從金屬表面直接飛出，有的從內部面直接飛出，有的從內部出來沿途與其它粒

6、子碰撞，出來沿途與其它粒子碰撞，損失部分能量，因此電子損失部分能量，因此電子速度會有差異，直接從金速度會有差異，直接從金屬表面飛出的速度最大，屬表面飛出的速度最大，其動能為最大初動能。其動能為最大初動能。最大初動能的概念VV+ + + +- U乙乙3 3、那么光電子的最大初動能是多少呢？、那么光電子的最大初動能是多少呢？設光電流減小到零時的設光電流減小到零時的電壓為電壓為U（即遏止電（即遏止電壓），光電子達到陽極壓），光電子達到陽極要克服反向電場力做了要克服反向電場力做了多少功？多少功？ w=eU假如光電子到達陽極時假如光電子到達陽極時剛好減速到零，由能量剛好減速到零，由能量守恒，光電子出射時

7、最守恒，光電子出射時最大初動能為大初動能為eUmvEK221 由此可見，由此可見，eU可代表光電子的最大初動能，可代表光電子的最大初動能，其中其中U為遏止電壓，那么遏止電壓又與什么有關為遏止電壓，那么遏止電壓又與什么有關呢？呢？eUmvEK221 精確的實驗表明，遏止電壓與入射光的精確的實驗表明，遏止電壓與入射光的強度無關，與入射光的頻率有關，入射光的強度無關，與入射光的頻率有關，入射光的頻率越大，光電子的最大初動能越大。頻率越大，光電子的最大初動能越大。 說明光電子的最大初動能與入射說明光電子的最大初動能與入射光強度無關，只隨入射光的頻率光強度無關，只隨入射光的頻率 增大而增大。增大而增大。

8、 1）、）、 物體在光的照射下發(fā)射電子的現象，物體在光的照射下發(fā)射電子的現象，稱為光電效應。發(fā)射出來的電子稱為光電稱為光電效應。發(fā)射出來的電子稱為光電子。光電子的定向移動形成光電流。子。光電子的定向移動形成光電流。知識小節(jié)知識小節(jié)2）.光電效應的實驗規(guī)律光電效應的實驗規(guī)律1 1、任何一種金屬，都存在極限頻率、任何一種金屬，都存在極限頻率 ，只有當，只有當入射光入射光 ，才能發(fā)生光電效應，才能發(fā)生光電效應 002 2、光電子的最大初動能、光電子的最大初動能E Ek k 與入射光強度無關，與入射光強度無關，只隨入射光頻率的增大而增大只隨入射光頻率的增大而增大 3 3、光電效應的發(fā)生幾乎是瞬時的、光

9、電效應的發(fā)生幾乎是瞬時的 4 4、光電流隨入射光強度的增大而增大、光電流隨入射光強度的增大而增大(2) (2) 最大初動能的測定最大初動能的測定 實驗電路如圖甲，用來測定光電實驗電路如圖甲，用來測定光電子的最大初動能。當圖中電流表子的最大初動能。當圖中電流表G讀數讀數為零時，伏特表為零時，伏特表V中的讀數就是圖乙中中的讀數就是圖乙中的的U。最大初動能最大初動能+ + + +- U乙乙甲甲 設光電子的最大初動能為設光電子的最大初動能為 mv2，若光電子置于左圖勻強電場中，則光若光電子置于左圖勻強電場中，則光電子作勻減速直線運動。電子作勻減速直線運動。21m , e21在電子運動的位移上，設電勢差為在電子運動的位移上，設電勢差為U，電子電量為電子電量為e，當，當eU= mv2,電場對