人教版选择性必修第三册 　第1课时　光电效应 课件（68张）

1、第1课时光电效应第四章2光电效应1.知道光电效应现象，了解光电效应的实验规律.2.知道光电效应与电磁理论的矛盾.3.理解爱因斯坦光子说及对光电效应的解释，会用光电效应 方程解决一些简单问题.【学习目标】【内容索引】梳理教材夯实基础探究重点提升素养课时对点练随堂演练逐点落实SHULIJIAOCAI HANGSHIJICHU梳理教材夯实基础1一、光电效应的实验规律1.光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的 从表面逸出的现象.2.光电子：光电效应中发射出来的 .3.光电效应的实验规律(1)存在 频率：当入射光的频率低于截止频率时 (填“能”或“不”)发生光电效应.(2)存在 电流：在光的频率不变

2、的情况下，入射光越强，饱和电流越 .(3)存在 电压：使光电流减小到 的反向电压Uc，且满足 eUc.(4)光电效应具有瞬时性：光电效应几乎是瞬时发生的.电子电子截止不饱和大遏止0二、光电效应经典解释中的疑难1.逸出功：使电子脱离某种金属，外界对它做功的 值，用W0表示.不同种类的金属，其逸出功的大小 (填“相同”或“不相同”).2.光电效应经典解释(1)不应存在 频率.(2)遏止电压Uc应该与光的强弱 关.(3)电子获得逸出表面所需的能量需要的时间远远 于实验中产生光电流的时间.最小不相同截止有大三、爱因斯坦的光电效应理论1.光子：光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为的光的能量子

3、为 ，其中h为普朗克常量.这些能量子后来称为 .2.爱因斯坦光电效应方程(1)表达式：h 或Ek .(2)物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是 ，在这些能量中，一部分大小为W0的能量被电子用来脱离金属，剩下的是逸出后电子的 .h光子EkW0hW0h初动能Ek(3)Uc与、W0的关系表达式：Uc .图像：Uc图像是一条斜率为 的直线.1.判断下列说法的正误.(1)任何频率的光照射到金属表面都可以发生光电效应.()(2)金属表面是否发生光电效应与入射光的强弱有关.()(3)“光子”就是“光电子”的简称.()(4)逸出功的大小与入射光无关.()(5)光电子的最大初动能与入射光的频率成正比.(

4、)即学即用2.某金属的逸出功为W0，则这种金属的截止频率c_，用波长为的光照射该金属的表面，光电子的最大初动能Ek_.(已知普朗克常量为h，光速为c)返回TANJIUZHONGDIAN TISHENGSUYANG探究重点提升素养2导学探究一、光电效应的实验规律经典解释中的疑难图1是研究光电效应的电路图.(1)闭合开关后，当电压表的示数为0时，电流表的示数不是0，说明了什么？图1答案说明发生了光电效应现象.(2)闭合开关，将滑动变阻器的滑片向右移动，会观察到什么现象？说明了什么？答案电压表、电流表的示数均增大，当电流增大到一定值后，滑动变阻器的滑片再向右移动，电流也不再增大.说明存在饱和电流.(

5、3)若将电源的正负极对调，闭合开关，滑动变阻器的滑片向右移动时，又会观察到什么现象？说明了什么？答案电压表示数增大，电流表示数减小，最后电流表的示数可能减小到0.说明存在遏止电压.知识深化1.光电效应的实验规律(1)任何一种金属都有一个截止频率，入射光的频率必须大于等于这个截止频率才能发生光电效应，低于这个截止频率则不能发生光电效应.(2)发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，随入射光频率的增大而增大.(3)大于截止频率的光照射金属时，光电流(反映单位时间内发射出的光电子数的多少)与入射光强度成正比.(4)光电效应的发生几乎是瞬时的，产生电流的时间不超过109 s.2.光电效应

6、实验相关概念的理解(1)光电子：光电效应中发射出来的电子，其本质还是电子.(2)饱和电流金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和电流，在一定条件下，饱和电流与所加电压大小无关，只与入射光的强度有关.入射光越强，饱和电流越大.即：入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多.(3)遏止电压截止频率逸出功遏止电压：使光电流减小到零的反向电压.用符号Uc表示.计算方法：eUc0Ek遏止电压与入射光的频率有关.入射光的频率不变，遏止电压不变，入射光的频率改变，遏止电压改变.这表明光电子的能量只与入射光的频率有关.截止频率：能使某种金属发

7、生光电效应的入射光的最小频率叫作该种金属的截止频率(又叫极限频率).不同的金属对应着不同的截止频率.逸出功：电子从金属中挣脱出来，要克服金属表面层的一种力做功，电子脱离某种金属所需做功的最小值叫作这种金属的逸出功.不同金属的逸出功不同.3.光电效应与经典电磁理论的矛盾按光的电磁理论，应有：(1)不存在截止频率，任何频率的光都能产生光电效应.(2)光越强，光电子的初动能越大，遏止电压与光的强弱有关.(3)在光很弱时，放出电子的时间应远大于109 s.显然这三条与光电效应的实验规律相矛盾.例1在演示光电效应实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用紫外线灯照射锌板时，验电器的指针张开一个角度

8、，如图2所示，下列说法正确的是A.验电器的指针带正电B.若仅增大紫外线的频率，则锌板的逸出功增大C.若仅增大紫外线灯照射的强度，则单位时间内 产生的光电子数减少D.若仅减小紫外线灯照射的强度，则可能不发生 光电效应图2金属的逸出功与金属本身的材料有关，与外界光的频率无关，故B错误；增大紫外线灯照射的强度，即单位时间内照在梓板上的光子数增多，所以单位时间内产生的光电子数增多，故C错误；能否发生光电效应与光照强度无关，取决于入射光的频率和金属截止频率之间的关系，故D错误.解析锌板原来不带电，用紫外线灯照射锌板时，验电器的指针发生了偏转，说明锌板在紫外线灯的照射下发生了光电效应，发生光电效应时，锌板

9、向空气中发射电子，所以锌板带正电，验电器的指针也带正电，故A正确；例2(2020北京北师大二附中高二月考)用如图3所示的装置研究光电效应现象，当用某种频率的光照射到光电管上时，电流表 的读数为I.则A.将开关S断开，也会有电流流过电流表B.将变阻器的触点c向a移动，光电子到达阳极时的 速度必将变小C.如果减小入射光的光强，光电管中可能不会有光 电子产生D.如果将电池极性反转，光电管中可能不会有光电 子产生图3只要光的频率不变，就能发生光电效应，即光电管中有光电子产生，故C错误；将电池极性反转，光电管中仍然有光电子产生，只是电流表读数可能为零，故D错误.解析开关S断开，由于仍能发生光电效应，光电

10、子仍能到达阳极，故也会有电流流过电流表，故A正确；将变阻器的触点c向a移动，所加正向电压增大，则光电子到达阳极时的速度必将变大，故B错误；二、爱因斯坦的光电效应理论1.光子说：光子说的提出说明了光是由光子组成的.光子的能量h，决定于光的频率.光的强度与光子的数目有关，在频率一定的情况下，光越强，单位时间内单位面积上的光子数越多.2.光电效应方程：EkhW0(1)式中的Ek是光电子的最大初动能，就某个光电子而言，其离开金属时剩余动能大小可以是0Ek范围内的任何数值.(2)光电效应方程实质上是能量守恒方程.能量为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，另一部分就是电子

11、离开金属表面时的初动能.如要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：EkhW0.3.光子说对光电效应的解释(1)饱和电流与光照强度的关系：同种频率的光，光照强度越大，包含的光子数越多，照射金属时产生的光电子越多，因而饱和电流越大.(2)存在截止频率和遏止电压：由爱因斯坦光电效应方程知，光电子的最大初动能与入射光频率有关，与光强无关，所以遏止电压由入射光频率决定，与光强无关.例3(多选)(2021河北保定市高二期中)用波长为和3的光照射同一种金属，分别产生的速度最快的光电子速度之比为31, 普朗克常量和真空中光速分别用h和c表示，那么下列说法正确的有C

12、.波长超过4的光都不能使该金属发生光电效应D.波长超过3的光都不能使该金属发生光电效应解析根据光电效应方程可知其中vm1vm231 因为波长为4的光恰能使该金属发生光电效应，则波长超过4的光都不能使该金属发生光电效应，选项C正确，D错误.针对训练(多选)在光电效应实验中，分别用频率为a、b的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb.h为普朗克常量.下列说法正确的是A.若ab，则一定有UaUbB.若ab，则一定有EkaEkbC.若UaUb，则一定有EkaEkbD.若ab，则一定有haEkahbEkb解析由爱因斯坦光电效应方程得，Ek

13、hW0，由动能定理得，EkeU，若用a、b单色光照射同种金属时，逸出功W0相同.当ab时，一定有EkaEkb，UaUb，故选项A错误，B正确；若UaUb，则一定有EkaEkb，故选项C正确；因逸出功相同，有W0 ha Eka hb Ekb，故选项D错误.返回SUITANGYANLIAN ZHUDIANLUOSHI随堂演练逐点落实31.(光电效应的实验规律)(2020应县高二期中)下列关于光电效应的叙述不正确的是A.对任何一种金属都存在一个“极限频率”，入射光的频率必须大于等 于这个频率，才能产生光电效应B.光电流的大小与入射光的强度有关C.用不可见光照射金属一定比可见光照射金属产生的光电子的最

14、大初动 能要大D.光电效应几乎是瞬时发生的1234解析根据产生光电效应的条件可知，对任何一种金属都存在一个“极限频率”，入射光的频率必须大于等于这个频率，才能产生光电效应，故A正确；入射光的强度影响单位时间内发出光电子的数目，即影响光电流的大小，故B正确；红外线属于不可见光，且红外线的频率比可见光的频率小，根据光电效应方程知，产生的光电子的最大初动能小，故C错误；根据光电效应的特点可知，光电效应几乎是瞬时发生的，故D正确.12342.(光电效应规律的理解)(多选)(2021山东泰安市新泰市第一中学月考)研究光电效应现象的实验装置如图4甲所示，用光强相同的红光和蓝光照射光电管阴极K时，测得相应的

15、遏止电压分别为U1和U2，产生的光电流I随光电管两端电压U的变化规律如图乙所示.已知电子的质量为m，电荷量为e，红光和蓝光的频率分别为1和2，则下列判断正确的是1234图4A.蓝光的入射光子数多于红光的入射光子数B.图乙中的b图线对应红光照射C.用蓝光照射时，光电子的最大初动能为eU2D.阴极K金属的截止频率为11234解析根据光子说，光强由光子数n和单个光子的能量h(或频率)决定，光强nh相同，红光的频率较小，则红光的入射光子数n较多，A错误；由eUcEkmhW0，得频率较小的红光对应的遏止电压U1较小，遏止电压是题图乙中图线与横轴的交点的横坐标的绝对值，红光对应的是题图乙中的a图线，B错误

16、；1234蓝光照射时，由eU2Ekm2，C正确；12343.(光电效应方程的理解)(2021东莞市高二模拟)运用光子说对下列光电效应现象进行解释，可以得出的正确结论是A.当光照时间增大为原来的2倍时，光电流的强度也增大为原来的2倍B.当入射光频率增大为原来的2倍时，光电子的最大初动能也增大为原来 的2倍C.当入射光波长增大为原来的2倍时，光电子的最大初动能也增大为原来 的2倍D.当入射光强度增大为原来的2倍时，单位时间内产生的光电子数目也增 大为原来的2倍1234解析根据爱因斯坦光电效应方程EkhW0可知，当入射光频率增大为原来的2倍时，产生光电子的最大初动能大于原来的两倍，光电流的强度与光照

17、时间无关，故A、B错误；根据爱因斯坦光电效应方程，EkhW0 W0，当入射光波长增大为原来的2倍时，光电子的最大初动能减小，故C错误；当入射光强度增大为原来的2倍时，单位时间内照射到金属表面的光子数是原来的2倍，所以单位时间内产生的光电子数目也增大为原来的2倍，故D正确.12344.(光电效应方程的应用)(多选)利用如图5所示的电路研究光电效应现象，其中电极K由金属钾制成，其逸出功为2.25 eV.用某一频率的光照射时，逸出光电子的最大初动能为1.50 eV，电流表的示数为I.已知普朗克常量约为6.61034 Js.下列说法中正确的是A.金属钾发生光电效应的极限频率约为5.51014 HzB.

18、若入射光频率加倍，光电子的最大初动能变为3.00 eVC.若入射光频率加倍，电流表的示数变为2ID.若入射光频率加倍，遏止电压的大小将变为5.25 V1234图5解析由W0hc可知c5.51014 Hz，故A正确；由爱因斯坦光电效应方程EkhW0，可知入射光频率加倍，光电子的最大初动能大于3.00 eV，故B错误；若入射光强度加倍，电流表的示数变为2I，入射光频率加倍，电流变大，但不是加倍的关系，故C错误；由爱因斯坦光电效应方程EkhW0，可知入射光频率加倍，则Ek12hW0，又最大初动能与遏止电压的关系Ek1eUc，解得Uc5.25 V，故D正确.1234返回KE SHI DUI DIAN

19、LIAN课时对点练4考点一光电效应现象及实验规律1.不带电的锌板和验电器用导线相连.若用甲灯照射锌板，验电器的金属箔片不张开；若用乙灯照射锌板，验电器的金属箔片张开，如图1所示，则与甲灯相比，乙灯发出的光A.频率更高B.波长更大C.光强更强D.速度更大基础对点练12345678910111213图1解析由题图可知，甲灯没有使锌板产生光电效应，但乙灯使锌板发生了光电效应，故乙灯发出的光频率更高，波长更短，光电效应发生与否与光强无关，同种介质中光的传播速度相同，故A正确，B、C、D错误.123456789101112132.(2021吉林江城中学高二期中)某单色光照射某金属时不能产生光电效应，则下

20、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B.增大光的强度C.换用频率较高的光照射D.换用波长较长的光照射12345678910111213解析某单色光照射某金属时不能产生光电效应，说明该单色光的频率较低，光子能量较小；通过延长光照时间、增大光的强度，都不能产生光电效应；只有换用频率较高(或者波长较短)的光照射，才有可能使该金属产生光电效应.故选C.3.(2020东北师大附中高二月考)下列关于光电效应现象的叙述中错误的是A.光电效应是指照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出 的现象B.光电效应存在截止频率C.照射光光强太小时不可能发生光电效应D.光电效应几乎是瞬时发生的12

21、345678910111213解析光电效应是指照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象，选项A正确；光电效应存在截止频率，当入射光的频率大于等于截止频率时才能发生光电效应，选项B正确；能否发生光电效应与入射光的强度无关，只与入射光的频率有关，选项C错误；光电效应几乎是瞬时发生的，不需要时间积累，选项D正确.123456789101112134.利用光电管研究光电效应的实验电路如图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A.用紫外线照射，电流表不一定有电流通过B.用红外线照射，电流表一定无电流通过C.用频率为的可见光照射阴极K，当滑动变阻器的 滑动触头P移到A端时，

22、电流表中一定无电流通过D.用频率为的可见光照射阴极K，当滑动变阻器的 滑动触头P向B端滑动时，电流表示数可能不变12345678910111213图2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的截止频率，所以用红外线照射时，也可能发生光电效应，可能有电流通过，选项B错误；即使UAK0，电流表中也可能有电流通过，选项C错误；当滑动触头P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，光电流达到最大，即饱和电流；若在滑动前，光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，选项

23、D正确.12345678910111213考点二爱因斯坦的光电效应理论5.2017年年初，我国研制的“大连光源”极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100 nm(1 nm109 m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲.“大连光源”因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用.一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎.据此判断，能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h6.61034 Js，真空中光速c3108 m/s) A.1021 J B.1018 J C.1015 J D.1012 J12345678910111

24、213123456789101112136.用波长为300 nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.281019 J.已知普朗克常量为6.631034 Js，真空中的光速为3.00108 ms1.能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为A.11014 Hz B.81014 HzC.21015 Hz D.81015 Hz解析设单色光的最低频率为0，由EkhW0知Ekh1W0，0h0W0，123456789101112137.(多选)三束单色光1、2和3的波长分别为1、2和3(123).分别用这三束光照射同一种金属.已知用光束2照射时，恰能产生光电子.下列说法正确的是A.用光束1照射时

25、，不能产生光电子B.用光束3照射时，不能产生光电子C.用光束2照射时，光越强，单位时间内产生的光电子数目越多D.用光束2照射时，光越强，产生的光电子的最大初动能越大12345678910111213解析依据波长与频率的关系 ，123，那么123，由于用光束2照射时，恰能产生光电子，因此用光束1照射时，不能产生光电子，而用光束3照射时，一定能产生光电子，故A正确，B错误；用光束2照射时，光越强，单位时间内产生的光电子数目越多，而由光电效应方程EkhW0可知，光电子的最大初动能与光的强弱无关，故C正确，D错误.123456789101112138.(2021北京师大附中高二期中)光电管是一种利用光

26、照射产生电流的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成光电流.表中给出了6次实验的结果.12345678910111213组次入射光子的能量/eV相对光强光电流大小/mA逸出光电子的最大动能/eV第一组1234.04.04.0弱中强2943600.90.90.9第二组4566.06.06.0弱中强2740552.92.92.9由表中数据得出的论断中不正确的是A.两组实验采用了不同频率的入射光B.两组实验所用的金属板材质不同C.若入射光子的能量为5.0 eV，逸出光电子的最大动能为1.9 eVD.若入射光子的能量为5.0 eV，相对光强越强，光电流越大123456789101112131234

27、5678910111213解析由于光子的能量Eh，又入射光子的能量不同，故入射光子的频率不同，A项正确；由爱因斯坦光电效应方程可得hW0Ek，可求出两组实验的逸出功均为3.1 eV，故两组实验所用的金属板材质相同，B项错误；由hW0Ek，逸出功W03.1 eV可知，若入射光子能量为5.0 eV，则逸出光电子的最大动能为1.9 eV，C项正确；相对光强越强，单位时间内射出的光子数越多，单位时间内逸出的光电子数越多，形成的光电流越大，故D项正确.9.(多选)(2021珠海市第二中学高二期中)用如图3所示的实验装置研究光电效应现象.所用光子能量为2.75 eV的光照射到光电管上时发生了光电效应，电流

28、表G的示数不为零，移动滑动变阻器的滑动触头c，发现当电压表的示数大于或等于1.7 V时，电流表示数为零，则在该实验中A.光电子的最大初动能为1.7 eVB.光电管阴极的逸出功为1.05 eVC.开关S断开，电流表G示数为零D.当滑动触头向a端滑动时，电压表示数增大12345678910111213图3解析由题目可知，遏止电压Uc1.7 V，则光电子的最大初动能EkeUc1.7 eV，A正确；根据光电效应方程可知，逸出功W0Ek1.05 eV，B正确；12345678910111213断开开关S，光电效应依然发生，有光电流，光电管、电流表、滑动变阻器构成闭合回路，电流表中电流不为零，C错误；根据

29、分压电路结构可知，当滑动触头向a端滑动时，反向电压增大，电压表示数增大，D正确.10.(多选)如图所示，N为钨板，M为金属网，它们分别与电池的两极相连，各电池的电动势和极性如图所示，已知钨板的逸出功为4.5 eV.现分别用不同的光照射钨板(各光子的能量已在图上标出)，则图中有光电子到达金属网的是12345678910111213能力综合练123456789101112解析A中入射光的光子能量小于逸出功，则不能发生光电效应，故A错误.B中入射光的光子能量大于逸出功，能发生光电效应，电场对光电子加速，故有光电子到达金属网，故B正确.C中入射光的光子能量大于逸出功，能发生光电效应，根据光电效应方程E

30、khW03.5 eV，因为所加的电压为反向电压，大小为2V，根据动能定理，知光电子能到达金属网，故C正确.D中入射光的光子能量大于逸出功，能发生光电效应，根据光电效应方程EkhW03.5 eV，所加的反向电压为4 V，根据动能定理知，光电子不能到达金属网，故D错误.1311.(2020浙江高三学业考试)如图4所示，某种频率的光照射金属钡使一些电子从钡表面发射出来.为了测量这些电子的最大初动能，在钡表面上方放置一带电金属板，调节金属板电势，使所有电子均不能到达金属板(金属板电势低于钡表面).若钡表面相对于金属板的最小电势差为3.02 V，已知金属钡的逸出功为2.50 eV，普朗克常量为6.631034 Js，可见光的波长范围为400700 nm，则A.电子的最大初动能为2.50 eVB.照射光的频率约为1.331015 HzC.所有电子返回钡表面时的动能都为3.02 eVD.可见光照射金属钡一定不会发生光电效应123456789101112图413解析对逸出的电子