第2章第1节光电效应第2节光子

1、第 2 章 第 1 节光电效应 第 2节光子第一节光电效应其次节光子学 习 目 标知 识 脉 络1. 知道什么是光电效应现象2. 知道光电流、极限频率、遏止电压的概念，把握光电效应的试验规律 重点 3懂得经典电磁理论在说明光电效应时的困难4. 知道普朗克提出的能量量子假说5. 懂得爱因斯坦的光子说 重点、难点 6. 会用光电效应方程说明光电效应 重点、难点 光电效应、光电流及其变化先填空1. 光电效应： 金属在光的照耀下发射电子的现象称为光电效应，发射出来的电子称为光电子2. 光电管： 光电管是由密封在玻璃壳内的阴极和阳极组成阴极表面涂有碱金属，简单在光的照耀下发射电子3. 光电流： 阴极发出

2、的光电子被阳极收集，在回路中会形成电流，称为光电流4. 发生光电效应时，入射光的强度增大，就光电流随之增大 再判定1. 光电子是光照耀下发射出来的电子，因此光电子仍旧是电子2. 入射光的频率较高时，会发生光电效应现象，光电流随着光照强度的增强而增大 3. 入射光的频率较低时，无论光照强度多大，都不会发生光电效应 后摸索第 12页你对光电效应中的“光”是怎样熟悉的？【提示】这里的光，可以是可见光，也可以是紫外线、x 光等1. 在发生光电效应的条件下，光电流的大小或单位时间内逸出的光电子数目由光的强度打算2. 存在着饱和电流入射光强度肯定，单位时间内阴极k 发射的光电子数肯定入射光越强，饱和电流越

3、大说明入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多1多项如图 2-1-1 所示，用弧光灯照耀锌板，验电器指针张开一个角度， 就以下说法中正确选项【导学号： 55272042】图 2-1-1a用紫外线照耀锌板，验电器指针会发生偏转b用红光照耀锌板，验电器指针会发生偏转c锌板带的是负电荷d锌板带的是正电荷【解析】将擦得很亮的锌板与验电器连接，用弧光灯照耀锌板弧光灯发出紫外线 ，验电器指针张开一个角度，说明锌板带了电，进一步讨论说明锌板带正电 这说明在紫外线的照耀下， 锌板中有一部分自由电子从表面飞出， 锌板带正电，选项 a、d 正确， c 错误红光不能使锌板发生光电效应，故b 错误【答案】ad 2当某

4、种单色光照耀到金属表面时，金属表面有光电子逸出，假如光的强度减弱，频率不变，就单位时间内逸出的光电子数 【答案】削减1. 光电效应中的光包括不行见光如：紫外线等 2. 光电效应的实质：光现象电现象极限频率和遏止电压先填空 1极限频率对于每一种金属，只有当入射光的频率大于某一频率0 时，才会产生光电流， 0 称为极限频率 也叫截止频率 2. 遏止电压在强度和频率肯定的光照耀下，当反向电压达到某一数值时，光电流将会减小到零，我们把这时的电压称为遏止电压用符号u0 表示3. 遏止电压与光电子最大初动能的关系122mvmax eu0.4. 经典电磁理论说明的局限性依据光的电磁理论，只要光足够强，任何频

5、率的光都应当能够产生光电子， 出射电子的动能也应当由入射光的能量即光强打算但是试验结果却说明，每 种金属都对应有一个不同的极限频率，而且遏止电压与光的频率有关，与光的 强度无关再判定 1发生光电效应肯定要用可见光 2. 遏止电压与入射光的强弱无关，与入射光的频率有关3. 光电子的最大初动能只与入射光的频率有关 后摸索在光电效应试验中假如入射光的频率肯定而强度增加，将会产生什么结果？假如入射光的频率增加，又将会产生什么结果？【提示】 当入射光频率高于金属的极限频率时， 光强增加， 发射的光电子数增多； 当入射光频率低于金属的极限频率时， 无论光强怎么增加， 都不会有光电子发射出来入射光的频率增加

6、，发射的光电子最大初动能增大1. 遏止电压随光的频率的增大而增大，与光的强度无关，说明光电子的最大初动能随光的频率的增大而增大，与光的强度无关2. 随反向电压的增大，光电流逐步减小，说明金属中逸出的光电子的初动能是不同的，而遏止电压对应光电子的最大初动能3. 电磁理论说明光电效应的三个困难电磁理论认为：光的能量是由光的强度打算，而光的强度又是由光波的振幅所打算的，跟频率无关电磁理论光电效应试验结果困难 1困难 2困难 3依据光的波动理论， 不论入射光的频率是多少，只要光强足够大， 总可以使电子获得足够的能量从而发生光电效应光强越大， 电子可获得更多的能量， 光电子的最大初动能也应当越大， 遏止

7、电压也越大即出射电子的动能应当由入射光的能量即光强来打算光强大时， 电子能量积存的时间就短， 光强小时，能量积存的时间就长假如光的频率小于金属的 极限频率，无论光强多大， 都不能发生光电效应遏止电压与光强无关，与频率有关当入射光照耀到光电管的 阴极时，无论光强怎样微 弱，几乎瞬时就产生了光电子3光电效应试验中，以下表述正确选项 a光照时间越长光电流越大 b入射光足够强就可以有光电流 c遏止电压与入射光的频率无关 d入射光频率大于极限频率才能产生光电子【解析】 在光电效应中， 如照耀光的频率小于极限频率， 无论光照时间多长，光照强度多大，都无光电流，当照耀光的频率大于极限频率时，马上有光电子产生

8、， 时间间隔很小， 故 a 、b 错误， d 正确遏止电压与入射光频率有关，即 c 错误【答案】d4多项利用光电管讨论光电效应试验如图2-1-2 所示， 用频率为 的可见光照耀阴极 k，电流表中有电流通过，就【导学号： 55272043】图 2-1-2a用紫外线照耀，电流表肯定有电流通过b用红光照耀，电流表肯定无电流通过c用红外线照耀，电流表可能有电流通过d用频率为 的可见光照耀 k ，当滑动变阻器的滑动触头移到 a 端时，电流表中肯定无电流通过【解析】 因紫外线的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照耀时， 电流表中肯定有电流通过，选项 a 正确因不知阴极 k 的截止频率，所以用红光照耀时，也

9、可能发生光电效应，所以选项b 错误， c 正确即使 uak 0，电流表中也可能有电流通过，所以选项d 错误【答案】ac关于光电效应的三点提示1. 发生光电效应时需满意：照耀光的频率大于金属的极限频率，即 0.2. 光电子的最大初动能与照耀光的频率及金属有关，而与照耀光的强弱无关，强度大小打算了逸出光电子的数目多少3. 在肯定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关能量量子假说与光子假说先填空 1能量量子假说：物体热辐射所发出的电磁波的能量是不连续的，只能是h的整数倍， h称为一个能量量子，其中 是辐射频率， h 称为普朗克常量2普朗克常量： h 10 34 j s.3. 光子假说：光的能量不

10、是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子一个光子的能量为 h.4. 黑体： 1能够全部吸取全部频率的电磁辐射的抱负物体肯定的黑体实际上是不存在的2普朗克利用能量量子化的思想和热力学理论，才完善地说明了黑体辐射谱再判定11900 年，德国物理学家普朗克首次提出了能量量子假说21905 年，在普朗克能量量子假说的启示下， 爱因斯坦提出了光子假说 3. 光子说中的光子就是光电子 4. 能吸取各种电磁波而不反射电磁波的物体叫黑体 后摸索1. 如何说明测量一杯水温的温度计的温度示数连续变化而不是一份一份的？【提示】每一份能量量子很小 微观量，温度计示数变化 1 对应变化的能量很大 宏观量，由于温度计

11、的精度不够，所以观看到的温度计温度不是一份一份地变化的2. 黑体是指黑颜色的物体吗？【提示】黑体不是指黑颜色的物体，是指能完全吸取电磁波的物体.光电效应方程及其说明先填空 1逸出功：电子能脱离离子的束缚而逸出金属表面时所需做的最小功用w0 表示122. 光电效应方程： h 2mvmax w0 .式中 h表示入射光子的能量， 为入射光的频率3. 光电效应的条件：光子的能量h必需大于或至少等于逸出功w0.即w0 h .124. 遏止电压对应着光电子的最大初动能，它们的关系为eu0 2mv max .再判定1. 同一频率的光照耀不同的金属表面， 光电子的最大初动能可能相同 2. 对于某种金属，也就是

12、逸出功 w0 肯定的情形下，出射光电子的最大初动能只与入射光频率有关，与光的强弱无关 3. 物体内部的一个电子一般只吸取一个光子的能量 后摸索依据光的经典电磁理论，假如入射光很弱，电子需要一段时间才能获得逸出金属表面所需的能量而试验说明：无论入射光怎样柔弱，光电效应几乎是瞬时的，这又如何说明？【提示】 光子的能量是一份份的 当光照耀到金属表面时， 表面的金属电子一次性吸取了一个光子的全部能量， 不需要积存能量的时间， 所以光电子几乎是瞬时产生的1. 光电效应方程的懂得(1) 光电效应方程 ekhw0 中， ek 为光电子的最大初动能，就某个光电子而言，其离开金属时的动能大小可以是零到最大值范畴

13、内的任何数值(2) 光电效应方程说明，光电子的最大初动能与入射光的频率呈线性关系留意不是正比关系 ，与光强无关(3) 光电效应方程包含了产生光电效应的条件，即ek h w00，亦即hw0，w0h c，而 cw0h 就是金属的极限频率(4) 光电效应方程实质上是能量守恒方程(5) 逸出功 w0：电子从金属中逸出所需要克服原子核的束缚而消耗的能量的最小值，叫做金属的逸出功光电效应中，从金属表面逸出的电子消耗能量最 少2. 光子说对光电效应的说明(1) 由于光的能量是一份一份的，那么金属中的电子也只能一份一份地吸取光子的能量，而且这个传递能量的过程只能是一个光子对一个电子的行为假如光的频率低于极限频

14、率，就光子供应应电子的能量不足以克服原子的束缚， 就不能发生光电效应(2) 当光的频率高于极限频率时，能量传递给电子以后，电子摆脱束缚要消耗一部分能量，剩余的能量以光电子的动能形式存在，这样光电子的最大初动能 ek 12h w0，其中 w0 为金属的逸出功，可见光的频率越高，电子2mv max的最大初动能越大 而遏止电压 u0 对应着光电子的最大初动能， 即 eu012.所以当 w0 肯定时， u0 只与入射光的频率 有关，与光照强弱无关mv max2(3) 电子一次性吸取光子的全部能量，不需要积存能量的时间，所以光电效应的发生几乎是瞬时的(4) 发生光电效应时，单位时间内逸出的光电子数与光强

15、度成正比，光强度越大意味着单位时间内打在金属上的光子数越多，那么逸出的光电子数目也就越多，光电流也就越大5多项已知能使某金属产生光电效应的截止频率为0，就【导学号： 55272044】a当用频率为 20 的单色光照耀该金属时，肯定能产生光电子 b当用频率为 20 的单色光照耀该金属时，所产生的光电子的最大初动能为 h0c当照耀光的频率 大于 0 时，如 增大，就逸出功增大d金属的逸出功与照耀光的频率无关【解析】 依据截止频率跟逸出功的关系 w0h0，光电效应方程 12 h2mvm w0，判定 a、b、d 正确【答案】abd107m，问：(1) 紫光光子的能量是多少？(2) 用它照耀极限频率为01014 hz 的金属钾时能否