学粤教版选修35 2.1 光电效应 课件（1）（29张）.ppt

第1节光电效应 目标定位 1 了解光电效应和光电效应的实验规律 以及光电效应与电磁理论的矛盾 2 知道爱因斯坦光电效应方程及其意义 并会用来解决简单的问题 3 了解光电效应的应用 一 光电效应的产生1 光电效应现象在光的照射下电子从物体表面逸出的现象称为 从金属表面逸出的电子叫做 预习导学 光电效应 光电子 2 光电效应实验规律 1 每一种金属对应一种光的最小频率 又称 只有当光的频率这个最小频率时 才会产生光电效应 当光的频率这个最小频率时 即使增加光的或照射 也不能产生光电效应 2 产生光电效应时 单位时间内逸出金属表面的电子数与有关 光的强度越大 单位时间内逸出的电子数 3 从光照射到金属表面至产生光电效应的时间间隔 通常可在10 9s内发生光电效应 预习导学 极限频率 大于或等于 小于 强度 时间 光的强度 越多 很短 想一想紫外线灯照射锌板 为什么与锌板相连的验电器指针张开一个角度 答案紫外线灯照射锌板 发生光电效应现象 锌板上的电子飞出锌板 使锌板带正电 与锌板相连的验电器也会因而带正电 使得验电器指针张开一个角度 预习导学 预习导学 光子 h 能量 逸出功 最大初动能 三 光电效应的应用1 光电开关 控制电路的或 2 光电成像 原理是利用光电效应将转化成 然后再将转化成 例如 红外线成像 3 光电池 硅半导体太阳电池 预习导学 接通 断开 电信号 电信号 光信号 光信号 想一想怎样从能量守恒角度理解爱因斯坦光电效应方程 预习导学 课堂讲义 课堂讲义 课堂讲义 2 使验电器指针回到零 再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板 验电器指针无偏转 那么 若改用强度更大的红外线灯照射锌板 可观察到验电器指针 填 有 或 无 偏转 答案 1 减小 2 无 课堂讲义 解析当用紫外线灯照射锌板时 锌板发生光电效应 锌板放出光电子而带上正电 此时与锌板连在一起的验电器也带上了正电 故指针发生了偏转 当带负电的小球与锌板接触后 中和了一部分正电荷 从而使验电器的指针偏角减小 使验电器指针回到零 用钠灯发出的黄光照射锌板 验电器指针无偏转 说明钠灯发出的黄光的频率小于锌的极限频率 而红外光比黄光的频率还要低 更不可能使锌板发生光电效应 能否发生光电效应与入射光的强弱无关 课堂讲义 二 光电效应的实验规律1 光电效应的三个规律 1 任何一种金属都有一个极限频率 c 入射光的频率必须大于或等于 c 才能产生光电效应 与入射光的强度及照射时间无关 2 当产生光电效应时 单位时间内从金属表面逸出的电子数与入射光的强度有关 3 光电效应几乎是瞬时的 发生的时间一般不超过10 9s 课堂讲义 2 掌握三个概念的含义 1 入射光频率决定着能否发生光电效应和光电子的最大初动能 2 入射光的强度决定着单位时间内发射的光电子数 3 饱和光电流决定于单位时间内发射的光电子数 3 逸出功使电子脱离某种金属表面所做功的最小值 用w表示 不同金属的逸出功不同 课堂讲义 4 光电效应与光的电磁理论的矛盾按光的电磁理论 应有 1 光越强 光电子的初动能越大 遏止电压与光的强弱有关 2 不存在极限频率 任何频率的光都能产生光电效应 3 在光很弱时 放出电子的时间应远大于10 9s 课堂讲义 例2 利用光电管研究光电效应实验 如图5 1 2所示 用频率为 的可见光照射阴极k 电流表中有电流通过 则 课堂讲义 a 用紫外线照射 电流表不一定有电流通过b 用红光照射 电流表一定无电流通过c 用频率为 的可见光照射k 当滑动变阻器的滑动触头移到a端时 电流表中一定无电流通过d 用频率为 的可见光照射k 当滑动变阻器的滑动触头向b端滑动时 电流表示数可能不变答案d 课堂讲义 解析因紫外线的频率比可见光的频率高 所以用紫外线照射时 电流表中一定有电流通过 选项a错误 因不知阴极k的极限频率 所以用红光照射时 不一定发生光电效应 所以选项b错误 即使uak 0 电流表中也有电流 所以选项c错误 当滑动触头向b端滑动时 uak增大 阳极a吸收光电子的能力增强 光电流会增大 当所有光电子都到达阳极a时 电流达到最大 即饱和电流 若在滑动前 电流已经达到饱和电流 那么即使增大uak 光电流也不会增大 所以选项d正确 课堂讲义 针对训练1入射光照射到某金属表面上发生光电效应 若入射光的强度减弱 而频率保持不变 那么 a 从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加b 逸出的光电子的最大初动能将减小c 单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少d 有可能不发生光电效应答案c 课堂讲义 解析发生光电效应几乎是瞬时的 选项a错误 入射光的强度减弱 说明单位时间内的入射光子数目减少 频率不变 说明光子能量不变 逸出的光电子的最大初动能也就不变 选项b错误 入射光子的数目减少 逸出的光电子数目也就减少 故选项c正确 入射光照射到某金属上发生光电效应 说明入射光频率不低于这种金属的极限频率 入射光的强度减弱而频率不变 同样能发生光电效应 故选项d错误 课堂讲义 三 光电效应方程的理解与应用1 光电效应方程实质上是能量守恒方程能量为e h 的光子被电子吸收 电子把这些能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引做功 另一部分就是电子离开金属表面时的动能 如果克服吸引力做功最少为w0 则电子离开金属表面时动能最大为ek 根据能量守恒定律可知 ek h w0 课堂讲义 课堂讲义 课堂讲义 例3 如图5 1 4所示 当电键k断开时 用光子能量为2 5ev的一束光照射阴极p 发现电流表读数不为零 合上电键 调节滑动变阻器 发现当电压表读数小于0 60v时 电流表读数仍不为零 当电压表读数大于或等于0 60v时 电流表读数为零 由此可知阴极材料的逸出功为 a 1 9evb 0 6evc 2 5evd 3 1ev 图5 1 4 课堂讲义 答案a解析由题意知光电子的最大初动能为ek euc 0 60ev 所以根据光电效应方程ek h w0可得w0 h ek 2 5 0 6 ev 1 9ev 课堂讲义 课堂讲义 a 该金属的逸出功等于eb 该金属的逸出功等于h 0c 入射光的频率为 0时 产生的光电子的最大初动能为ed 入射光的频率为2 0时 产生的光电子的最大初动能为2e答案ab 课堂讲义 解析题中图象反映了光电子的最大