拓展课光电效应

1、光 电 效 应一、光电效应一、光电效应二、光电效应的二、光电效应的规律规律三、三、波动理论在解释光电效应时的矛盾波动理论在解释光电效应时的矛盾四、四、光子说光子说五、爱因斯坦光电效应方程五、爱因斯坦光电效应方程1.用弧光灯照射锌板用弧光灯照射锌板 验电器指针张开验电器指针张开2.用丝绸摩擦过的玻用丝绸摩擦过的玻璃棒靠近锌板，指针璃棒靠近锌板，指针张角增大，说明什么？张角增大，说明什么？现象：现象：锌板带电锌板带电锌板带负电锌板带负电1.光电效应：在光（包括不可见光）光电效应：在光（包括不可见光） 的照射下，从的照射下，从物体发射出电子的现象。物体发射出电子的现象。光电效应现象光电效应现象2.光

2、电子：在光电效应中发射出的电子。光电子：在光电效应中发射出的电子。3.光电流：在光电效应中发射出的电子形成的电流。光电流：在光电效应中发射出的电子形成的电流。*探究探究:光电效应规律光电效应规律结论结论1：任何一种金属都对应一个极限频率：任何一种金属都对应一个极限频率 0，入射光的频率入射光的频率 只有大于极限频率只有大于极限频率 0 ,才能产生光电效才能产生光电效应应.现象：现象：1.用紫光照射用紫光照射K，有光电流有光电流.2. 用红光照射用红光照射K，无光电流，无光电流.3.增大红光强度，仍无光电增大红光强度，仍无光电流流.现象：现象：4.紫光照射，增加电压紫光照射，增加电压U,光电光电

3、 流趋于一个饱和值流趋于一个饱和值.5.增大紫光强度增大紫光强度,饱和电流饱和电流增大增大.结论结论2：入射光越强：入射光越强,单位时间内发射的光电子数越多单位时间内发射的光电子数越多.*探究探究:光电效应规律光电效应规律*探究探究:光电效应规律光电效应规律6.调节调节R,使电压使电压U=0,但但 I0.7. 施加反向电压施加反向电压, 调节调节R, 当当电压为电压为Uc时，时，I=0. (反向电压反向电压Uc称为遏止电压称为遏止电压)结论结论3：光电子有初动能，：光电子有初动能， 光电子的最大初动能光电子的最大初动能 Ekm=eUc*探究探究:光电效应规律光电效应规律现象：现象：8.增大入射

4、光的强度增大入射光的强度,使使 I=0, Uc不变不变.9.改用频率大的光照射改用频率大的光照射,使使I=0, Uc增大增大.结论结论4：光电子的能量与入射光的频率有关：光电子的能量与入射光的频率有关,与入射光的与入射光的强弱无关强弱无关.光电效应的基本规律光电效应的基本规律 1.产生光电效应的条件：产生光电效应的条件： 任何一种金属，都存在极限频率任何一种金属，都存在极限频率 ，只有当，只有当入射入射 光频率光频率 时，才能发生光电效应时，才能发生光电效应. . 2.光电子的最大初动能：光电子的最大初动能： 光电子的最大初动能光电子的最大初动能E Ekmkm与入射光强度无关，只与入射光强度无

5、关，只随入射光频率的增大而增大随入射光频率的增大而增大 . . 3.光电效应的发生时间：光电效应的发生时间： 几乎是瞬时发生的几乎是瞬时发生的 4.光电流强度的决定因素：光电流强度的决定因素： 当入射光频率当入射光频率0 0时，光电流随入射光强度的增时，光电流随入射光强度的增大而增大大而增大.00（1 1）某光恰能使锌发生光电效应，那么能使表格内）某光恰能使锌发生光电效应，那么能使表格内哪些金属发生光电效应哪些金属发生光电效应? ?（2 2）表中哪种金属最易发生光电效应）表中哪种金属最易发生光电效应? ?（3 3）为什么各种金属的极限频率不同）为什么各种金属的极限频率不同? ? 回答下列问题回

6、答下列问题196260372558660 /nm15.3101411.510148.0710145.3810144.551014 /Hz铂铂银银锌锌钾钾铯铯几种金属的极限频率几种金属的极限频率 和极限波长和极限波长0000思考思考1.按波动理论，光的能量由什么决定？按波动理论，光的能量由什么决定？2. 光电效应现象与波动理论的矛盾是什么？光电效应现象与波动理论的矛盾是什么？光的能量由光波的振幅决定，与频率无关光的能量由光波的振幅决定，与频率无关.振幅越大，光的能量越大，即光强越强振幅越大，光的能量越大，即光强越强1 1、波动理论无法解释极限频率、波动理论无法解释极限频率2 2、光电子最大初动能

7、、光电子最大初动能E的大小应与光强有关，与的大小应与光强有关，与v v无关无关. .光电效应与波动理论的矛盾光电效应与波动理论的矛盾3 3、弱光照射时应有能量积累过程，不应瞬时发生、弱光照射时应有能量积累过程，不应瞬时发生 按照光的波动理论，不论光的频率如何，只要照射时间足按照光的波动理论，不论光的频率如何，只要照射时间足够长或入射光的强度足够大，就可以产生光电效应。够长或入射光的强度足够大，就可以产生光电效应。 从波动理论可知，当一束很细的光照射到物体上时，它的能从波动理论可知，当一束很细的光照射到物体上时，它的能量将均匀分布到大量的原子上，电子需要一定时间，聚集足够能量将均匀分布到大量的原

8、子上，电子需要一定时间，聚集足够能量从物体中飞出。量从物体中飞出。光的波动理论在解释光电效应时遇到了巨大的困难。后来，爱因斯坦在普朗克量子化理论的启发下，提出了光子学说普朗克爱因斯坦hE 1. 1.在空间中传播的光不是连续的，而是一份一份在空间中传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子的，每一份叫做一个光量子，简称光子2.光子的能量和频率成正比：光子的能量和频率成正比：chE3.同一种光，光的强度由光子数决定同一种光，光的强度由光子数决定爱因斯坦在爱因斯坦在19051905年提出：光子说年提出：光子说其中：其中：h=6.6310-34JS，称为，称为普朗克恒量普朗克恒

9、量光子说解释光电效应光子说解释光电效应2、一个电子一次只能吸收一个光子的能量，不需要能、一个电子一次只能吸收一个光子的能量，不需要能量积累，也量积累，也 不能进行能量积累不能进行能量积累1 1、爱因斯坦光电效应方程、爱因斯坦光电效应方程WhEkEk：光电子的初动能光电子的初动能；W：电子克服阻力所做的功电子克服阻力所做的功 当光照射到金属内部的电子，它一当光照射到金属内部的电子，它一次吸收了一个能量为次吸收了一个能量为h 的光子，在向金的光子，在向金属表面运动时，由于与其他电子碰撞，属表面运动时，由于与其他电子碰撞，以及克服金属表面的束缚，将失去一部以及克服金属表面的束缚，将失去一部分能量分能

10、量W，即：即： 若电子刚好在金属表面，则电子只需克服金属的若电子刚好在金属表面，则电子只需克服金属的逸出功就可以成为光电子，电子获得的为最大初动能逸出功就可以成为光电子，电子获得的为最大初动能h -金金属属束缚束缚电子电子-WvWEhkWEhkm逸逸逸出功：金属表面电子克服原子核引力所要做的功逸出功：金属表面电子克服原子核引力所要做的功 不同位置出来的电子会有不同的初动能不同位置出来的电子会有不同的初动能若若 则刚好逸出，则刚好逸出， 即极限频率即极限频率0W逸逸 /h若若 则电子以一定初动能飞出则电子以一定初动能飞出若若 则电子不飞出则电子不飞出 逸Wh逸Wh逸Wh金属金属表面表面出来的光电

11、子的初动能出来的光电子的初动能逸WhEk3、光强越大，单位时间入射到金属表面的光子、光强越大，单位时间入射到金属表面的光子数越大，获得光子的电子数也越多，即光电子数数越大，获得光子的电子数也越多，即光电子数与光强成正比。与光强成正比。 爱因斯坦光子理论圆满地解释了光电效应。爱因斯坦光子理论圆满地解释了光电效应。1921年因此获诺贝尔奖年因此获诺贝尔奖1、光电效应实验的装置如图、光电效应实验的装置如图,则下面说法中正则下面说法中正确的是确的是 A.用紫外光照射用紫外光照射,验电器指针会发生偏转验电器指针会发生偏转. B.用红色光照射用红色光照射,验电器指针会发生偏转验电器指针会发生偏转. C.使

12、验电器指针发生偏转的是正电荷使验电器指针发生偏转的是正电荷. D. 锌板带的是负电荷锌板带的是负电荷.【AC】2、某单色光照射某金属时不能产生光电效应、某单色光照射某金属时不能产生光电效应,则下述措施中可能使该金属产生光电效应的是则下述措施中可能使该金属产生光电效应的是 A.延长光照时间延长光照时间 B.增大光的强度增大光的强度 C.换用波长较低的光照射换用波长较低的光照射 D.换用频率较低的光照射换用频率较低的光照射【C】3、用绿光照射一光电管、用绿光照射一光电管,能产生光电效应能产生光电效应.欲欲使光电子从阴极逸出时的最大初动能增大使光电子从阴极逸出时的最大初动能增大,应应 A.改用红光照

13、射改用红光照射 B.增大绿光的强度增大绿光的强度 C.增大光电管上的加速电压增大光电管上的加速电压 D.改用紫光照射改用紫光照射.【D】4、用某种单色光照射某种金属表面，发生、用某种单色光照射某种金属表面，发生光电效应光电效应.现将该单色光的光强减弱，则现将该单色光的光强减弱，则 A.光电子的最大初动能不变光电子的最大初动能不变 B.光电子的最大初动能减少光电子的最大初动能减少 C.单位时间内产生的光电子数减少单位时间内产生的光电子数减少 D.可能不发生光电效应可能不发生光电效应【AC】5、电键、电键K断开时断开时,用光子能量为用光子能量为2.5eV的一束的一束光照射阴极光照射阴极P,发现电流

14、表读数不为零发现电流表读数不为零.合上电合上电键键,调节滑线变阻器调节滑线变阻器, 当电压表读数大于或等当电压表读数大于或等于于0.60V时时,电流表读数为零电流表读数为零.由此可知阴极材由此可知阴极材料的逸出功为料的逸出功为 A.1.9eV B.0.6eV C.2.5eV D.3.1eV 【A】光的波粒二象性光是一种波光是一种波光是一种粒子光是一种粒子光具有波粒二象性波粒二象性频率低波长长的频率低波长长的光波动性较明显光波动性较明显频率高波长短的频率高波长短的光粒子性较明显光粒子性较明显光具有波粒二象性波粒二象性短短长长曝光时间曝光时间结论结论1 1、这张照片清晰的、这张照片清晰的显示了光的

15、粒子性显示了光的粒子性2 2、光子落在某些条、光子落在某些条形区域内的可能性较形区域内的可能性较大（干涉加强区），大（干涉加强区），说明光子在空间各点说明光子在空间各点出现的可能性的大小出现的可能性的大小可以用波动规律进行可以用波动规律进行解释解释当研究个别光子的行当研究个别光子的行为时为时,呈现的是粒子性呈现的是粒子性当研究大量光子的行当研究大量光子的行为时为时,呈现的是波动性呈现的是波动性光具有波粒二象性波粒二象性 光波是一种概率波，概率表征某一事物出现光波是一种概率波，概率表征某一事物出现的可能性的可能性伽尔顿板实验伽尔顿板实验表明表明单个小球下落的位置是单个小球下落的位置是不确定的不确

16、定的,但是它落在中但是它落在中间狭槽的可能性要大一间狭槽的可能性要大一些，即小球落在中间的些，即小球落在中间的概率较大概率较大光在传播过程中往往显出波动性光在传播过程中往往显出波动性光与物质的相互作用却往往显示粒子性光与物质的相互作用却往往显示粒子性个别光子的运动表现为粒子性个别光子的运动表现为粒子性大量光子的运动表现为波动性大量光子的运动表现为波动性频率低波长长的光波动性较明显频率低波长长的光波动性较明显频率高波长短的光粒子性较明显频率高波长短的光粒子性较明显波动性与粒子性的统一波动性与粒子性的统一1、光是一种波，同时也是一种粒子，、光是一种波，同时也是一种粒子， 光具有波粒二象性光具有波粒

17、二象性3、光是一种概率波光是一种概率波 ，表现光子出现的几率大小，表现光子出现的几率大小 2 2、1、光的、光的_和和_现象说明光具有现象说明光具有波动性，波动性，_现象说明光具有粒子性我们现象说明光具有粒子性我们无法只用其中一种观点说明光的一切行为，因而认无法只用其中一种观点说明光的一切行为，因而认为光具有为光具有_性性干涉干涉衍射衍射光电效应光电效应波粒二象波粒二象2、光既具有波动性，又具有粒子性。大量光子表、光既具有波动性，又具有粒子性。大量光子表现出的现出的_强，少量光子表现出的强，少量光子表现出的_强；强；频率高的光子表现出的频率高的光子表现出的_强，频率低的光子强，频率低的光子表现

18、出的表现出的_强强波动性波动性粒子性粒子性粒子性粒子性波动性波动性物质波介绍：介绍：物物质质实物实物场场质子质子电子电子电场电场磁场磁场光是传播着的光是传播着的电磁电磁场，有波粒二象性场，有波粒二象性实物粒子是否会在一定条件下表现出波动性？实物粒子是否会在一定条件下表现出波动性？ 19241924年法国物理学家德布罗意在他的博士论文中年法国物理学家德布罗意在他的博士论文中大胆的提出：大胆的提出：任何一个运动着的物体，小到电子、质任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与它对应，其波长子，大到行星、太阳，都有一种波与它对应，其波长是：是：德布罗意德布罗意ph物体的动量物体的动量普朗克常量普朗克常量物体的波长物体的波长人们