2017-2018學(xué)年高中物理第二章波粒二象性第一節(jié)光電效應(yīng)同步備課教學(xué)案粵教版選修3-5

1、第一節(jié)光電效應(yīng)學(xué)習(xí)目標(biāo)1. 了解光電效應(yīng)，掌握光電效應(yīng)的實驗規(guī)律 2 知道光電流與光的強度和光的頻 率之間的關(guān)系 3 理解極限頻率和遏止電壓的概念.知識探究一、光電效應(yīng)與光電流導(dǎo)學(xué)探究1 如圖 1 所示，取一塊鋅板，用砂紙將其一面擦一遍，去掉表面的氧化層，連接在驗電器上（弧光燈發(fā)射紫外線）圖 1用弧光燈照射鋅板，看到的現(xiàn)象為 _說明_答案 驗電器指針偏角張開鋅板帶電了.弧光燈發(fā)出的紫外線照射到鋅板上，在鋅板表面發(fā)射出光電子，從而使鋅板帶上了正電2光電流的產(chǎn)生是光照射的結(jié)果. 如圖 2 所示是用來探究光電流的大小與入射光強度和頻率 關(guān)系的實驗裝置圖.光源強度可以通過改變光罩上出射孔的數(shù)目或大小來

2、改變，光的頻率可 以用不同的濾色片來改變.新知探究點點藩實2（1）在頻率不變（保持藍(lán)光不變）的情況下，改變?nèi)肷涔獾膹姸?，光電流的大小如何變化？?）將光的強度保持不變，更換濾色片以改變?nèi)肷涔獾念l率（藍(lán)光、綠光、紅光為例），光電流3有什么變化？這說明什么問題？答案(1)隨著光強的增加，光電流逐漸變大.(2)藍(lán)光和綠光都有光電流產(chǎn)生，而紅光照射時沒有，即使增強紅光的強度依然沒有光電流.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 也不能發(fā)生光電效應(yīng).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)射電子的現(xiàn)象.光電子：光電效應(yīng)中發(fā)射出來的電 _光電流：光電

3、子定向運動形成的電流.2 .光電流的變化在正向電壓一定的情況下，光電流的變化與入射光的強度有關(guān)，與入射光的頻率無關(guān)，光源強度可以使光電管陰極單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)目變化.3 極限頻率對于每一種金屬，只有當(dāng)入射光頻率大于某一頻率V0時，才會產(chǎn)生光電流.我們將V0稱為極限頻率.即學(xué)即用判斷下列說法的正誤.(1) 用一束紫外線照射鋅板時，發(fā)生了光電效應(yīng)，有正離子從鋅板上飛出來.(X)(2) 只要光足夠強，任何頻率的光都可以使金屬發(fā)生光電效應(yīng).(X)(3) 能否發(fā)生光電效應(yīng)，取決于入射光的頻率，與光的強度無關(guān).(V)二、遏止電壓導(dǎo)學(xué)探究(1)如圖 3 所示是測量遏止電壓的示意圖，利用它可測量光電子的

4、最大初動能.1光電管兩極加的是什么電壓？有何作用?2當(dāng)反向電壓增大時，光電流怎么變?43怎樣求得光電子的最大初動能? 的值.改變?nèi)肷涔鈴姸?，記錄的遏止電壓的值有什么特點？(3) 維持光源強度不變， 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？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(1)反向電壓 使光電子減速減小12當(dāng)圖中光電流為零，所加的反向電壓為U0時，有eU0=-mv.ax成立.eU0就是光電子的最大初動能.不變.綠光時較小.(4) 遏止電壓只與入射光的頻率有關(guān)，而與入射光的強弱無關(guān). 而遏止電

5、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).知識梳理遏止電壓1.定義：在強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減小,_ 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，這時的電壓稱為遏止電壓，用符號U012表示，光電子到達(dá)陽極要克服反向電場力做的功W eU.光電子最大初動能-mvmaX=eU.22 .光電子的最大初動能只與入射光的頻率有關(guān).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動.(V)(2) 光電管加反向電壓時，電壓越小，光電流也越小.(X)(3) 遏止電壓與入射光的強度有關(guān)，與入射光的頻率無關(guān).(

6、X)題型探究軍點難點個亍擊破一、光電效應(yīng)現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為1.光電效應(yīng)的實質(zhì)：光現(xiàn)象 轉(zhuǎn)為電現(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】一驗電器與鋅板相連(如圖 4 所示)，用一紫外線燈照射鋅板，關(guān)燈后，驗電器指針保 持一定偏在圖 3 中， 禾 U 用藍(lán)光照射， 加反向電壓,逐漸增大電壓，直至光電流為零，記錄遏止電壓5角.圖 4（1）_ 現(xiàn)用一帶負(fù)電的金屬小球與鋅板接觸，則驗電器指針偏角將 _（填“增大”、“減小”或“不變”）（2）使驗電器指針回到零，再用相同強度的鈉燈發(fā)出的黃光照射鋅板，驗電器指針無偏轉(zhuǎn). 那么，若改用強度更大的紅

7、外線燈照射鋅板， 可觀察到驗電器指針 _（填“有”或“無”）偏轉(zhuǎn).答案減小 （2）無解析（1）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， 從而使驗電器的指針偏角減小.（2）使驗電器指針回到零， 用鈉燈發(fā)出的黃光照射鋅板，驗電器指針無偏轉(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 弱無關(guān).針對訓(xùn)練 1（多選）如圖 5 所示，用弧光燈照射鋅板，驗電器指針張開一個角度，則下列說法中

8、正確的是（）A. 用紫外光照射鋅板，驗電器指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)B. 用綠色光照射鋅板，驗電器指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)C. 鋅板帶的是負(fù)電荷D. 使驗電器指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是正電荷答案 AD二、光電效應(yīng)的實驗規(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，不管入射光的強度多大、6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 產(chǎn)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)目由光的強度決定.3 .光電子的最大初動能與入射光的強度無關(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，與光強無關(guān).4.隨著反向電

9、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109s.【例 2 利用光電管研究光電效應(yīng)實驗如圖6 所示，用頻率為v的可見光照射陰極 K,電流表中有電流通過，則（）圖 6A. 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v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v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 不變答案 D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

10、流表中一定有電流通過，選項 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 B 錯誤；即使UAK=0,電流表中也有電流，所以選項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，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 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.

11、 單位時間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目將減少7D. 有可能不發(fā)生光電效應(yīng)答案 C解析 發(fā)生光電效應(yīng)幾乎是瞬時的，選項A 錯誤；入射光的強度減弱，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B 錯誤；光電流隨入射光強度的減小而減小， 逸出的光電子數(shù)目也隨入射光強度的減小而減少， 故選項 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，入射光的強度減弱而頻率不變，同樣能發(fā)生光電效應(yīng)，故選項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經(jīng)典電磁理論的結(jié)論實驗事實成功解釋的現(xiàn)象光越強

12、，電磁波的振幅越大， 對電 子的作用越強，電子振動越厲害， 電子越容易從物體內(nèi)部逃逸出來光越強，光電流就越大矛盾之一無論入射光頻率多大，只要光足夠強，電子就能獲得足夠的能量逸出金屬表面每一種金屬都對應(yīng)有一個不冋的極 限頻率，當(dāng)入射光頻率低于極限頻 率時，無論光的強度多大，照射時 間多長都不會發(fā)生光電效應(yīng)矛盾之二出射電子的動能應(yīng)該由入射光的能量即光強決定光電子的最大初動能與入射光的強度無關(guān)，與入射光的頻率有關(guān)矛盾之三光的強度足夠大，電子就能獲得足 夠的能量，電子就能逸出金屬表 面，電子能量增加應(yīng)該有一個積累 過程，電子才能逸出金屬表面若能發(fā)生光電效應(yīng)，即使光很弱，也是瞬間發(fā)生的【例 3 在光電效

13、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產(chǎn)生光電效應(yīng)B. 光電子的最大初動能與入射光強度無關(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109sD. 當(dāng)入射光頻率大于極限頻率時，光電子數(shù)目隨入射光強度的增大而增多答案 D達(dá)標(biāo)檢測當(dāng)宣檢測鞏固反饃1.當(dāng)用一束紫外線照射鋅板時，產(chǎn)生了光電效應(yīng)，這時（）8A. 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 C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 C 正確，A、B D

14、 錯誤.2 在做光電效應(yīng)演示實驗時，把某金屬板連在驗電器上，第一次用弧光燈直接照射金屬板， 驗電器的指針張開一個角度，第二次在弧光燈和金屬板之間插入一塊普通玻璃，再用弧光燈 照射，驗電器的指針不張開由此可判定，使金屬板產(chǎn)生光電效應(yīng)的是弧光燈中的（）A.可見光成分B.紅外線成分C.無線電波成分D.紫外線成分答案 D解析 因為玻璃不能擋住可見光，且紅外線與無線電波頻率都比可見光小，故D 對.3.用某種單色光照射某種金屬表面，發(fā)生光電效應(yīng).現(xiàn)將該單色光的光強減弱， 則下列說法中正確的是（）1光電子的最大初動能不變2光電子的最大初動能減小3單位時間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)減少4可能不發(fā)生光電效應(yīng)A.B . C

15、 . D .答案 A4.某單色光照射某金屬時不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則下述措施中可能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的是（ ）A.延長光照時間B.增大光的強度C.換用波長較短的光照射D.換用頻率較低的光照射答案 C解析 光照射金屬時能否產(chǎn)生光電效應(yīng)，取決于入射光的頻率是否大于金屬的極限頻率，與入射光的強度和照射時間無關(guān)，故選項A B D均錯誤；又因v，所以選項 C 正確.入9課時作業(yè)強化訓(xùn)綜拓展提升一、選擇題（15 題為單選題，69 題為多選題）1.在演示光電效應(yīng)的實驗中，原來不帶電的一塊鋅板與靈敏靜電計相連，用弧光燈（紫外線）照射鋅板時，靜電計的指針就張開一個角度，如圖1 所示，這時（）辭電計鋅板圖 1A.

16、鋅板帶正電，指針帶負(fù)電B. 鋅板帶負(fù)電，指針帶正電C. 若用黃光照射鋅板，則可能不發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象D. 若用紅光照射鋅板，則鋅板一定能發(fā)射光電子答案 C2當(dāng)用一束紫外線照射與原不帶電的驗電器金屬球相連的鋅板時，發(fā)生了光電效應(yīng)， 這時發(fā)生的現(xiàn)象是 ()A. 驗電器內(nèi)的金屬箔帶負(fù)電B. 有電子從鋅板上飛出來C. 有正離子從鋅板上飛出來D. 鋅板吸收空氣中的正離子答案 B3. 用一束紫外線照射某金屬時不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，可能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的措施是( )A. 改用頻率更小的紫外線照射B. 改用 X 射線照射C. 改用強度更大的原紫外線照射D. 延長原紫外線的照射時間答案 B解析 金屬發(fā)生光電效應(yīng)必

17、須使光的頻率大于極限頻率，X 射線的頻率大于紫外線的頻率.4.用紫光照射某金屬恰可發(fā)生光電效應(yīng)，現(xiàn)改用較弱的太陽光照射該金屬，則()A. 可能不發(fā)生光電效應(yīng)B. 逸出光電子的時間明顯變長C. 逸出光電子的最大初動能變小10D. 單位時間逸出光電子的數(shù)目變少答案 D解析 由于太陽光含有紫光， 所以照射金屬時發(fā)生光電效應(yīng)且逸出光電子的最大初動能不變，又因為光強變?nèi)?，所以單位時間逸出光電子的數(shù)目變少，A、C 錯誤，D 正確；產(chǎn)生光電效應(yīng)的時間幾乎是瞬時的，B 錯誤.5. 如圖 2 所示為光電管的使用原理圖，已知有波長為入的光照射到陰極 K 上時，電路中有光電流，則 ()11圖 2A.若有波長為 入（

18、入V入0）的光照到陰極 K 上，電路中一定沒有光電流B. 用波長為 入的光照射陰極 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 入的光的照射強度，則電路中的光電流減小，最終會為零答案 B6 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度，則逸出的光電子數(shù)增加B. 若增加綠光的照射強度，則逸出的光電子的最大初動能增加C. 若改用紫光照射，則可能不會發(fā)生光電效應(yīng)D. 若改用紫光照射，則逸出的光電子的最大初動能增加答案 AD解析 光電效應(yīng)的規(guī)律表明：入射光的頻率決定是否發(fā)生光電效應(yīng)以及發(fā)生光電效應(yīng)時逸出的光電子的最大初動能的大小.當(dāng)入射光的頻率增加后，逸出的光電子的最大初動能也增加,又紫光的頻率高于綠光的頻率.而增加光的照射強度，會使單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)增 加.故正確選項有AD.7 .關(guān)于光電效應(yīng)的規(guī)律，下列說法中正確的是（）A. 只有入射光的頻率小于該金屬的極限頻率，光電效應(yīng)才能發(fā)生B. 光電子的最大初動能可以通過遏止電壓來確定C.發(fā)生光電效應(yīng)的時間一般都大于10 sD. 發(fā)生光電效應(yīng)時，單位時間內(nèi)從金