4. 2 光電效應(yīng) 課件高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第三冊(cè)

2.光電效應(yīng)回顧1:用毛皮摩擦過的橡膠棒帶什么電荷？回顧2:檢驗(yàn)物體帶電的儀器？橡膠棒帶負(fù)電荷驗(yàn)電器，知識(shí)回顧！帶電荷越多，張角越大？演示實(shí)驗(yàn)思考1:鋅板帶上負(fù)電后鋁箔張開，用手接觸一下后，看到什么現(xiàn)象？說明了什么？思考2:鋅板帶上負(fù)電后鋁箔張開，用紫外線燈照射鋅板后看到什么現(xiàn)象？說明了什么？紫外線照射鋅板,驗(yàn)電器張角減小,說明鋅板失去負(fù)電荷,即電子從鋅板表面逸出。張角減小,說明鋅板失去負(fù)電荷(轉(zhuǎn)移到了手臂)一.光電效應(yīng)1.定義:當(dāng)光(包括不可見光)的照射金屬表面時(shí)，能使金屬中的電子從表面逸出的現(xiàn)象。逸出的電子稱為光電子光電子定向移動(dòng)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(yīng)的最小頻率稱截止頻率或者極限頻率,不同金屬對(duì)應(yīng)的截止頻率不同3.瞬時(shí)性:實(shí)驗(yàn)表明:當(dāng)入射光的頻率大于等于某一數(shù)值時(shí)才能發(fā)生光電效應(yīng).否則無論光照強(qiáng)度多大,都不會(huì)產(chǎn)生光電效應(yīng)是不是只要有光照射到金屬表面，就會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)？光電效應(yīng)幾乎是瞬時(shí)發(fā)生（10－9s）(赫茲發(fā)現(xiàn),湯姆孫等證實(shí))思考3:光電效應(yīng)誰(shuí)先發(fā)現(xiàn)的？思考4:此種電路實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)光照射到K極板時(shí),電流表的示數(shù)不明顯,說明電流大還是?。克伎?:你有何方法增大單位時(shí)間到達(dá)A極板的光電子數(shù),從而增大光電流的數(shù)值,讓實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯？單位時(shí)間到達(dá)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(shí)，電流與UAK的關(guān)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(yáng)極V思考7：實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)UAK逐增大，光電流會(huì)一直增大嗎？為什么？原因:增大(正向)電壓,單位時(shí)間內(nèi)達(dá)到A板的光電子數(shù)增加,所以I增大。當(dāng)單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)A板的光電子數(shù)等于K板單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)時(shí)，即使增大U，I也不變,即達(dá)到最大值飽和電流4.光電效應(yīng)中存在飽和電流思考8:對(duì)于一定頻率的入射光，飽和光電流的大小與光照強(qiáng)度有什么關(guān)系呢？對(duì)于一定頻率的入射光，光照強(qiáng)度越強(qiáng)，飽和光電流越大，單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)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(fù)極對(duì)調(diào)，讓AK板加反向電壓，又會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)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(guān)？同一金屬,遏止電壓Uc與光照頻率ν有關(guān)(v越大，Uc越大),與光照強(qiáng)度無關(guān)思考：遏制電壓如何計(jì)算？光電管G光電流陰極陽(yáng)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(jì)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(zhǎng)太長(zhǎng)C.光照時(shí)間太短D.電源正、負(fù)極接反BD2.利用光電管研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)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(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P移到A端時(shí)，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(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向B端滑動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)可能不變D光電效應(yīng)的特征光的波動(dòng)理論a.截止頻率決定能否產(chǎn)生光電子；b.頻率一定時(shí)，光越強(qiáng)，光電流越大；c.光電子的最大初動(dòng)能與入射光頻率有關(guān)；d.瞬時(shí)性。矛盾矛盾矛盾光的波動(dòng)說解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象遇到了困難!!!光越強(qiáng)，逸出的電子數(shù)越多，光電流也就越大不管光的頻率如何，只要積累足夠長(zhǎng)的時(shí)間，電子獲得足夠多的能量就會(huì)形成光電子光電子的最大初動(dòng)能應(yīng)該與入射光的強(qiáng)度有關(guān)如果光很弱，電子需幾分鐘到十幾分鐘的時(shí)間才能獲得逸出表面所需的能量，這個(gè)時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于10-9s。如何解釋光電效應(yīng)?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(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。這些能量子后來被稱為光子。一個(gè)光子的能量：入射光的強(qiáng)度I：指單位時(shí)間內(nèi)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(shí)間的光子數(shù)量共同決定1.光子2.愛因斯坦的光電效應(yīng)方程或——光電子的最大初動(dòng)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(gè)電子吸收一個(gè)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(xiàn)為逸出后電子的初動(dòng)能Ek，即：二、愛因斯坦解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象1、光量子概念光本身就是由一個(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。這些能量子后來被稱為光子。

——光子的能量Ek②方程表明，只有當(dāng)hν>W0時(shí)，才有光電子逸出，橫截距就是截止頻率vc光子說對(duì)光電效應(yīng)的解釋①方程表明，光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光的頻率有關(guān)，與光強(qiáng)無關(guān)。因此遏止電壓與頻率有關(guān)，與光強(qiáng)無關(guān)。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(shí)間，光電流瞬時(shí)發(fā)生的。(4)對(duì)于同種顏色（ν相同）的光，光較強(qiáng)時(shí)，包含的光子數(shù)目較多(一個(gè)光子打出一個(gè)光電子)，照射金屬時(shí)產(chǎn)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方式證明了光電效應(yīng)方程的正確性1.

用波長(zhǎng)為300nm的光照射鋅板，電子逸出鋅板表面的最大初動(dòng)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(chǎn)生光電效應(yīng)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(yīng)實(shí)驗(yàn)中，原來不帶電的一塊鋅板與靈敏驗(yàn)電器相連，用紫外線燈照射鋅板時(shí)，驗(yàn)電器的指針張開一個(gè)角度，如圖所示，下列說法正確的是()A.驗(yàn)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(qiáng)度，則單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)減少D.若僅減小紫外線燈照射的強(qiáng)度，則可能不發(fā)生光電效應(yīng)A3.如圖所示，甲圖為演示光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)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(shù)之間的關(guān)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(qiáng)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(dòng)變阻器的滑片向右滑動(dòng)，電流表的讀數(shù)可能增大D4.在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，飛飛同學(xué)用同一光電管在不同實(shí)驗(yàn)條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)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(zhǎng)大于丙光的波長(zhǎng)C.乙光對(duì)應(yīng)的截止頻率小于丙光的截止頻率D.甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能大于丙光的光電子最大初動(dòng)能E.甲光的光照強(qiáng)度小于乙光的光照強(qiáng)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(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)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(shí)，逸出的光電子的最大初動(dòng)能為hν0D.當(dāng)入射光的頻率ν大于ν0時(shí)，若ν增大一倍，則光電子的最大初動(dòng)能也增大一倍BC:美國(guó)物理學(xué)家康普頓在研究石墨對(duì)X射線的散射時(shí)，發(fā)現(xiàn)在散射的X射線中，除了與入射波長(zhǎng)λ0相同的成分外，還有波長(zhǎng)大于λ0的成分，這個(gè)現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)。五、康普頓效應(yīng)和光子的動(dòng)量2.康普頓效應(yīng)1.光的散射：光遇到介質(zhì)中的微粒，傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象。康普頓用光子的模型成功地解釋了康普頓效應(yīng)。他基本思想是：光子不僅具有能量，而且具有動(dòng)量，光子與晶體中的電子碰撞時(shí)遵守能量守恒和動(dòng)量守恒。3.光子動(dòng)量表達(dá)式:對(duì)現(xiàn)象的解釋：在康普頓效應(yīng)中，當(dāng)入射的光子與晶體中的電子碰撞時(shí)，把一部分動(dòng)量轉(zhuǎn)移給電子，光子的動(dòng)量變?。灰虼?，有些光子散射后波長(zhǎng)變長(zhǎng)(頻率變小)。4.康普頓效應(yīng)的意義:引入光子具有動(dòng)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(xiàn)象說明光具有________；波動(dòng)性（2）_________和_____________說明光具有粒子性。光電效應(yīng)康普頓效應(yīng)（3）光子的能量hν光子的動(dòng)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(dòng)性明顯，個(gè)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(dòng)性，在與物質(zhì)相互作用時(shí)往往顯示粒子性。（7）頻率越低的光(波長(zhǎng)越長(zhǎng))波動(dòng)性越明顯，頻率越高的光粒子性越明顯光的波動(dòng)性是光子本身的一種屬性，不是光子之間相互作用產(chǎn)生的1.(多選)對(duì)光的認(rèn)識(shí)，下列說法正確的是()A.少量光子的行為易表現(xiàn)出粒子性，大量光子的行為易表現(xiàn)出波動(dòng)性B.光的波動(dòng)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(xiàn)出波動(dòng)性時(shí)，就不具有粒子性了；光表現(xiàn)出粒子性時(shí)，就不具有波動(dòng)性了D.光的波粒二象性可以理解為在某些場(chǎng)合下光的波動(dòng)性表現(xiàn)明顯，在某些場(chǎng)合下，光的粒子性表現(xiàn)明顯ABD2.下列有關(guān)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(zhǎng)越長(zhǎng)，其波動(dòng)性越顯著；波長(zhǎng)越短，其粒子性越顯著D.大量光子的行為往往顯示出波動(dòng)性E.波粒二象性指光有時(shí)表現(xiàn)為波動(dòng)性，有時(shí)表現(xiàn)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(gè)別光子易表現(xiàn)出粒子性，大量光子易表現(xiàn)出顯示波動(dòng)性3.(多選)利用如圖所示的電路研究光電效應(yīng)現(xiàn)象，其中電極K