第2节 光电效应 课件-2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册

第四章

原子结构和波粒二象性第2节

光电效应图解课标要点_______________________________

19世纪，科学家发现，当紫外线照射到金属表面时，金属中的电子会逸出金属表面，而且存在截止频率，这一现象给光的波动说带来了巨大的挑战。后来，爱因斯坦受普朗克的能量子假说启发，提出了“光子说”，成功解释了光电效应现象。学思用·典例详解图4-2-3例1-1

[链接教材第71页“问题”图]如图4-2-3所示，一静电计与锌板相连，用一紫外线灯照射锌板，关灯后，静电计指针保持一定偏角。完成下列填空：（1）紫外线照射锌板，______能量被电子吸收（选填“光子”“光电子”或“光球”）。光子【解析】紫外线照射锌板，光子能量被电子吸收。（2）静电计带________；锌板带________（选填“负电荷”或“正电荷”）。正电荷正电荷【解析】紫外线照射锌板，锌板有电子逸出，锌板带正电荷，静电计带正电荷。（3）用一带少量负电荷的金属小球与锌板接触，静电计指针偏角将______（选填“增大”“减小”或“不变”）。减小【解析】用一带少量负电荷的金属小球与锌板接触，由于电荷的中和，静电计指针偏角将减小。（4）使静电计指针不偏转，再用相同强度的黄光灯照射锌板，静电计指针无偏转。那么，若改用光照强度更大的红光灯照射锌板，静电计指针____（选填“有”“无”或“可能”）偏转。无【解析】红光的频率比黄光小，黄光不发生光电效应，红光也不会发生光电效应，则静电计指针不偏转。例1-2

下列关于光电效应现象的表述中，错误的是(

)CA.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.光电效应实验中存在截止频率C.入射光太弱时不可能发生光电效应D.光电效应几乎是瞬时发生的【解析】

选项分析正误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根据光电效应的实验规律可判断。√D√C光电效应现象是否发生与入射光的强度无关，当入射光的频率大于截止频率时，就可以发生光电效应。学思用·典例详解例2-3

光电效应的规律中，经典波动理论能解释的有(

)BA.入射光的频率必须大于被照射金属的极限频率时才产生光电效应B.当入射光频率大于被照射金属的极限频率时，光电子数目与入射光的强度成正比C.光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大D.入射光照射到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的【解析】按经典的光的波动理论，光的能量随光的强度的增大而增大，与光的频率无关，金属中的电子必须吸收足够的能量后才能从其中飞出，电子有一个能量积累的时间，光的强度越大，单位时间内辐射到金属表面的能量越多，被电子吸收的能量自然也越多，产生的光电子数也越多，故经典波动理论只能解释B项。学思用·典例详解

D

A

学思用·典例详解图4-2-5例4-6

[链接教材第76页图4.2-6]康普顿效应证实了光子不仅具有能量，而且具有动量。图4-2-5给出了光子与静止电子碰撞后，电子的运动方向，则碰后光子(

)CA.可能沿1方向，且波长变短

B.可能沿2方向，且波长变短C.可能沿1方向，且波长变长

D.可能沿3方向，且波长变长

学思用·典例详解例5-7

关于光的本性，下列说法正确的是(

)CA.关于光的本性，牛顿提出微粒说，惠更斯提出波动说，爱因斯坦提出光子说，它们都说明了光的本性B.光具有波粒二象性是指既可以把光看成宏观概念上的波，也可以把光看成微观概念上的粒子C.光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性D.光的波粒二象性将牛顿的微粒说和惠更斯的波动说真正有机地统一起来【解析】光的波动性指大量光子在空间各点出现的可能性的大小可以用波动规律来描述，不是惠更斯的波动说中宏观意义下的机械波。光的粒子性是指光的能量是一份一份的，每一份是一个光子，不是牛顿微粒说中的经典微粒。某现象说明光具有波动性，是指波动理论能解释这一现象；某现象说明光具有粒子性，是指能用粒子理论解释这一现象。综上，选项C正确。例5-8

（多选）对光的认识，下列说法正确的是(

)ABDA.少量光子的行为易表现出粒子性，大量光子的行为易表现出波动性B.光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的C.光表现出波动性时，就不具有粒子性了；光表现出粒子性时，就不具有波动性了D.光的波粒二象性可以理解为在某些场合下光的波动性表现明显，在某些场合下，光的粒子性表现明显【解析】少量光子的行为易表现出粒子性，大量光子的行为易表现出波动性；光与物质相互作用，表现为粒子性，光传播时表现为波动性；光的波动性与粒子性都是光的本质属性，因为波动性表现为粒子分布概率，光的粒子性表现明显时仍具有波动性，故正确选项有A、B、D。学思用·典例详解例6-9

用同一束单色光，在同一条件下先后照射锌片和银片，都能产生光电效应。在这两个过程中，对于下列四个量，一定相同的是___，可能相同的是___，一定不同的是_____。A.光子的能量B.两种金属的逸出功C.光电子的初动能D.光电子的最大初动能ACBD

方法帮

解题课丨关键能力构建题型1

对光电效应实验现象的理解图4-2-6例10

[链接教材第71页图4.2-1](2025·安徽师范大学附属中学一模)光电管是根据光电效应制成的，是一种可以把光信号转化为电信号的仪器，在太阳能电池研究、光纤通信以及自动控制等方面有广泛的应用。小明同学用图4-2-6所示电路研究光电管的性能，其中光电管的阴极和阳极由不同的金属材料制成，实验时保持开关闭合，用某种波长的光照射阴极，未发生光电效应，则以下说法正确的是(

)

建构导图明思路

√【学会了吗丨变式题】

AB图4-2-7A.通过负载的电流方向从下至上B.太阳光的强度越弱，通过负载的电流越小C.太阳光照射的时间越长，通过负载的电流越大D.改用紫外线照射该材料，则不能发生光电效应【解析】

选项分析正误A√B√C通过负载的电流与太阳光的照射时间无关，与太阳光的强度有关。D太阳光中紫外线的频率最高，太阳光能让该材料发生光电效应，则该材料的极限频率应小于等于紫外线的频率，故改用紫外线照射该材料，能发生光电效应。题型2

爱因斯坦光电效应方程的应用图4-2-8

（1）求阴极每秒发射的光电子数和光电子飞出阴极时的最大初动能。

（2）如果将照射阴极的绿光的光强增大为原来的2倍,求阴极每秒发射的光电子数和光电子飞出阴极时的最大初动能。

【学会了吗丨变式题】图4-2-9

C图4-2-10

【解析】

图4-2-11

A

建构导图明思路

图4-2-12

D

图4-2-13

B

【解析】

高考帮

考试课丨核心素养聚焦考情揭秘素养点击基本考查点光电效应的实验规律，爱因斯坦光电效应方程，康普顿效应。1.理解和掌握光电效应的实验规律和爱因斯坦光电效应理论，特别是相关的图像问题。2.了解康普顿效应，认识光具有波粒二象性，进一步完善对物质的认识，形成完善、科学的物质观念。热点及难点对光电效应实验规律的理解，对爱因斯坦光电效应方程的理解与应用。考情揭秘素养点击题型及难度基本以选择题或计算题形式出现，难度中等。1.理解和掌握光电效应的实验规律和爱因斯坦光电效应理论，特别是相关的图像问题。2.了解康普顿效应，认识光具有波粒二象性，进一步完善对物质的认识，形成完善、科学的物质观念。高考中地位近代物理的理论基础和重要实验，命题热点内容。续表考向1

考查光电效应规律的理解和应用图4-2-14

D

【解析】

选项分析正误ABCD√命题探源本题来源于教材第71页图4.2-1，在原图的基础上设置了单刀双掷开关。开关掷向不同位置时，光电管两端分别加上正向或反向电压。素养探源核心素养考查途径科学思维本题通过光电效应实验原理图考查爱因斯坦光电效应方程、截止频率、光电流等知识点，要求考生掌握光电效应相关规律，并会应用其分析相应物理问题。【类题链接丨变式题】

B

考向2

考查爱因斯坦光电效应方程的理解与应用

本题以利用光电效应捕捉中微子信息为素材，创设了探究金属截止频率和光电子最大初动能的科学探究问题情境。主要考查光电效应、爱因斯坦光电效应方程等知识点，重点考查考生的理解能力。【类题链接丨变式题】图4-2-15

A

【解析】

图像信息物理量及其关系横截距练习帮

习题课丨学业质量测评A

基础练丨知识测评建议时间：10分钟1.光具有波粒二象性，能说明光具有粒子性的实验是(

)DA.光的干涉和衍射

B.光的干涉和光电效应C.光的衍射和康普顿效应

D.光电效应和康普顿效应【解析】光的干涉和衍射是波特有的现象，不能说明光具有粒子性，而光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性，故D正确。

C

3.新生活实际像增强器是能够把亮度很低的光学图像变为足够亮度的像的真空光电管。像增强器的简化原理如下，光照射光电管阴极时，由于光电效应而产生光电子，光电子经过相同电压加速，最后到达荧光屏上，引起荧光材料发光（到达荧光屏的光电子能量越大，材料发光越强），形成图像。根据以上信息和所学知识判断，下列说法正确的是(

)DA.射到光电管阴极的光都能使阴极金属发生光电效应B.像增强器的工作原理是热辐射C.同一种光使阴极发生光电效应后，光电子到达荧光屏时的动能相等D.照射光的波长越小，荧光材料发出的光越亮【解析】只有频率大于阴极金属截止频率的光射到光电管阴极时才能使阴极金属发生光电效应，故A错误。像增强器的工作原理是光电效应现象，不是热辐射，故B错误；同一种光使阴极发生光电效应后，逸出光电子的最大初动能相等，但不是所有光电子的初动能都相等，所以光电子最后到达荧光屏时的动能也不一定相等，故C错误；照射光的波长越小，频率越大，逸出光电子的初动能越大，经相同电压加速后到达荧光屏时的能量越大，荧光材料发出的光越亮，故D正确。

BCA.频率更大

B.能量更小

C.动量更小

D.传播速度更大【解析】

.

根据电路图和所给出的数据，你认为：

铯

B

综合练丨选考通关建议时间：25分钟6.（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(

)ACA.保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和电流变大B.入射光的频率变高，饱和电流变大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】根据光电效应规律可知，保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，则饱和电流变大，选项A正确；由爱因斯坦光电效应方程知，入射光的频率变高，产生的光电子的最大初动能变大，而饱和电流与入射光的频率和光强都有关，选项B错误，C正确；保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，当入射光的频率小于截止频率时，就不能发生光电效应，没有光电流产生，选项D错误。

CA.