新教材同步辅导2023年高中物理第四章波粒二象性第一节光电效应课件粤教版选择性必修第三册

第四章波粒二象性学习目标物理与STSE1．了解光电效应的规律．(重点)2．知道并理解极限频率、遏止电压的概念(重点、难点)

知识点一光电效应1．光电效应：物体在光的照射下发射电子的现象．发射出来的电子叫作光电子．2．光电管是利用光电效应制成的一种常见的光电器件，它可以把光信号转变成电信号．3．光电流：光电管在光的照射下，阴极发出的光电子被阳极收集，在回路中会形成电流称为光电流．知识点二光电效应的实验规律1．光电流的变化．实验表明：频率不变的情况下，入射光的强度越强，光电流越大；光的强度保持不变，入射光的频率越高，光电流越大．2．截止频率．4．经典电磁理论解释的局限性．经典物理学里光的电磁理论在解释光电效应实验时遇到了根本性的困难．1．(多选)如图所示，用弧光灯照射锌板，验电器指针张开一个角度，则下列说法中正确的是(

)A．用紫外线照射锌板，验电器指针会发生偏转B．用红光照射锌板，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，用弧光灯照射锌板(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，进一步研究表明锌板带正电．这说明在紫外线的照射下，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，B错误．答案：AD2．(多选)光电效应实验中，下列表述正确的是(

)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有关D．入射光频率大于截止频率才能产生光电子解析：入射光的频率必须大于这个截止频率(或小于极限波长)，才能产生光电效应，所以选项A、B错误，D正确．遏止电压也与入射光的强度无关，随入射光频率的增大而增大，选项C正确．答案：CD探究一光电效应及实验规律2．光电效应中的光包括不可见光和可见光．3．光电子：光电效应中发射出来的光电子，其本质还是电子．4．能不能发生光电效应由入射光的频率决定，与入射光的强度无关．5．保持入射光频率不变，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多．6．光的强度与饱和光电流：饱和光电流与光强有关，与所加的正向电压大小无关．且饱和光电流与入射光强度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的．对于不同频率的光，由于每个光子的能量不同，饱和光电流与入射光强度之间不是简单的正比关系．【典例1】

(多选)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生．下列说法正确的是(

)A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B．入射光的频率变高，饱和光电流变大C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生解析：保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，单位时间内光电子变多，饱和光电流变大，A正确；据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0可知，入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大，饱和光电流不变，B错误，C正确；当hν<W0时没有光电流产生，D错误．答案：AC关于光电效应的两点提醒(1)发生光电效应时需满足：照射光的频率大于金属的极限频率，即ν>νc，或光子的能量ε>W0.(2)光电子的最大初动能只与照射光的频率及金属的逸出功有关，而与照射光的强弱无关，强度大小决定了逸出光电子的数目多少．1．(多选)如图所示，电路中所有元件完好，光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过．其原因可能是(

)A．入射光太弱

B．入射光波长太长C．光照时间太短 D．电源正、负极接反答案：BD2．一束绿光照射某金属发生了光电效应，则下列说法正确的是(

)A．若增加绿光的照射强度，则单位时间内逸出的光电子数目不变B．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子将具有更大的动能C．若改用紫光照射，则逸出的光电子将具有更大的动能D．若改用紫光照射，则单位时间内逸出的光电子数目增加解析：在光电效应中，入射光的频率决定能否发生光电效应．在能产生光电效应时，入射光的强度影响单位时间内逸出的光电子数目，入射光的频率影响逸出的光电子的初动能的大小，选项C正确．答案：C探究二经典电磁理论与光电效应的矛盾1．矛盾之一：遏止电压由入射光频率决定，与光的强弱无关．按照光的经典电磁理论，光越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电压应与光的强弱有关，而实验表明：遏止电压由入射光频率决定，与光强无关．2．矛盾之二：存在极限频率．按照光的经典电磁理论，不管光的频率如何，只要光足够强，电子都可获得足够能量从而逸出表面，不应存在极限频率．而实验表明：不同金属有不同的极限频率，入射光频率高于极限频率时才会发生光电效应．3．矛盾这三：光电效应具有瞬时性．按照光的经典电磁理论，如果光很弱，电子需几分钟到十几分钟的时间才能获得逸出表面所需的能量．而实验表明：无论入射光怎样微弱，光电效应几乎是瞬时的．【典例2】关于光电效应，下列几种表述正确的是(

)A．光电流的强度与入射光的频率成正比B．光电流的强度与入射光的强度无关C．用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的最大初动能要大D．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应解析：光电流的强度与入射光强度成正比，与频率无关，选项A、B错误．不可见光既包括频率比可见光大的紫外线、X射线、γ射线，也包括频率比可见光小的红外线、无线电波，选项C错误．答案：D光电效应规律中“光电流的强度”指的是光电流的饱和值(对应从阴极发射出的电子全部被拉向阳极的状态)．因为光电流未达到饱和值之前，其大小不仅与入射光的强度有关，还与光电管两极间的电压有关，只有在光电流达到饱和值以后才和入射光的强度成正比．3.如图所示为光电管的使用原理图，已知有波长为λ0的光照射到阴极K上时，电路中有光电流，则(

)A．若有波长为λ(λ<λ0)的光照到阴极K上，电路中一定没有光电流B．用波长为λ0的光照射阴极K，保持光电管两极间电压不变，增大该单色光的强度，则光电流增大C．增加电路中电源电压，电路中的光电流一定增大D．减弱波长为λ0的光的照射强度，则电路中的光电流减小，最终会为零解析：通过本实验可知，电路中要有光电流，入射光需达到一定频率，低于这个频率便没有光电流产生，因此选项A中，λ<λ0一定有ν>ν0，故电路中一定有光电流，故A错误；由实验结论易知，B正确；若用某光照射时，使光电管发生光电效应，增大正向电压，开始光电流增大，正向电压增大到某值时，可使从阴极逸出的光电子全部到达阳极，此时电路中的光电流达最大值，再增大电压，此后电流不变，故C错误；减弱入射光的强度，可使光电流减小，但只要能发生光电效应，光电流就不可能减为零，D错误．答案：B4．光电效应的四条规律中，波动说仅能解释的一条规律是(

)A．入射光的频率必须大于或等于被照金属的极限频率才能产生光电效应B．发生光电效应时，光电流的强度与入射光的强度成正比C．光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大D．光电效应发生的时间极短，一般不超过10－9s解析：入射光