光电效应课件-高二下学期物理教科版选择性()

第二节光电效应教科版选择性必修三第六章波粒二象性回顾前面的学习，总结人类对光的本性的认识的发展过程？

光的电磁说使光的波动理论发展到相当完美的地步，取得了巨大的成功。但是，这个学说并不能完美地解释所有的光现象。那就是本节课所讨论的课题

——光电效应一、光电效应用弧光灯照射锌板，与锌板相连的验电器就带正电，这说明锌板在光的照射下发射了电子。1、光电效应的发现：

赫兹2、光电效应的定义：当光照射在金属表面时，金属中有电子逸出的现象，称为光电效应。逸出的电子称为光电子。光电子定向移动形成的电流叫光电流光电效应的实质：光现象转化为电现象。【注】光可以是可见光，也可以是不可见光。如弧光灯发出的是紫外线.光电效应说明了光具有粒子性。S为抽成真空的光电管，C是石英窗口，光线可通过它照射到金属板K上，金属板A和K组成一对电极与外部电路相连接．光源为白炽灯，在光源和石英窗口C之间插入不同颜色的滤光片可以改变入射光的频率，光源的亮度可以通过另一套装置调节.二、光电效应的规律[装置]光电效应演示仪．[现象一]

在没有光照射K时，电压表V有示数，电流表没有示数，说明什么？[说明]

KA之间有电场存在，但没有光照射K时没有光电子逸出，说明没有发生光电效应．电源作用：使电子加速，I增大，便于观察保持KA间电压一定，灯泡亮度一定，在窗口C前依次放上红色、橙色、绿色滤光片，观察到红光照射金属板K时没有光电流，橙光和绿光照射时有光电流．

用红光照射时改变入射光的亮度和改变电场电压都没有光电流；但用橙光和绿光照射时，即使减小入射光的亮度和减小电场电压都有光电流。【说明】某种金属发生光电效应时，存在一个最小频率，只有当入射光的频率大于或等于这个最小频率时，才能发生光电效应，这个最小频率就叫这种金属的极限频率γ0

【归纳】（71页）规律1

：任何一种金属，都有一个极限频率，入射光的频率必须大于或等于该金属的极限频率γ0，才能产生光电效应（光电效应的产生条件）[现象二]

给光电管电极KA间加正向电场，以高于极限频率的某种光入射，保持电压不变，增加入射光的强度，发现光电流的强度增大．[说明]

当入射光的频率大于极限频率时，保持频率不变，则光电流的强度与入射光的强度成正比．【归纳】（71页）规律2

：当入射光的频率大于极限频率时，保持频率不变，则光电流的强度与入射光的强度成正比．[现象三]

用绿光照射金属板K,逐渐减小KA间的正向电压，直到电压为零时，电流表仍有示数，说明光电流依然存在．如果在KA间加一反向电压，光电子所受电场力方向与速度方向相反，光电子作减速运动，则光电流变小，增大反向电压，使光电流刚好为零;

若保持反向电压和入射光的频率不变，调亮灯泡，发现光电流仍然为零;

若将入射光的频率增大，发现光电流增大，不再为零．【说明】光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率增大而增大。【归纳】（？页）规律3

：光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率增大而增大。（线性关系，并非正比）（？页）规律4

：入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的（t﹤10-9秒）【归纳】

①任何一种金属，都有一个极限频率，入射光的频率必须大于或等于该金属的极限频率γ0，才能产生光电效应．（光电效应的产生条件）

②当入射光的频率大于极限频率时，保持频率不变，则光电流的强度与入射光的强度成正比．

③光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率增大而增大．（线性关系，并非正比）④入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的（t﹤10-9秒）（1）波动理论解释不了极限频率，认为光的强度由光波的振幅决定，跟频率无关，只要入射光足够强，就应该能发生光电效应．但事实并非如此．（2）波动理论解释不了光电子的最大初动能，只与光的频率有关而与光的强度无关．（3）波动理论解释不了光电效应发生的瞬时性．三、波动理论解释不了光电效应1、爱因斯坦的光子说：

四、合理解释光电效应的规律在空间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．

光子的能量跟光的频率γ成正比。E＝hγ其中：E是光子的能量;γ是光的频率.h=6.63×10-34J.S，叫做普朗克常量;

【补充】光的强度（简称光强）：指在与垂直光的传播方向上，单位面积1秒内获得的能量（即所有光子的能量和）。公式：I光强=nhγn是指垂直与光的传播方向上，单位面积1秒内通过的光子个数。

①为什么存在极限频率？

2、光子说对光电效应的解释（？页）．因为当光照到金属上，即光子打在金属上时，它的能量可以被金属中的某个电子全部吸收，即一个电子吸收一个光子。电子吸收光子后，电子的能量增加。如果光子的能量较大，即光的频率较大，当金属中的电子吸收光子后，电子增加的能量足够大，电子就能克服金属内带正电的原子核对它的引力，离开金属表面，逃逸出来，成为光电子。即发生光电效应现象。如果光子的能量较小，即光的频率较小，当金属中的电子吸收光子后，电子增加的能量小于电子逃逸出来所需功的最小值，那么无论光多么强，照射时间多么长，也就是说这种能量比较小的光子无论数目多么多，也不能使电子从金属中逃逸出来。即不能发生光电效应现象。所以说存在极限频率。

【强调】由于不同金属内部正电荷对电子的束缚程度不同，因此电子逃逸出来所做的功也不一样,所以不同金属的极限频率不同.

②为什么当入射光频率大于极限频率时，保持频率不变，光电流的强度与入射光强度成正比？

当入射光频率大于极限频率时，一定有电子吸收光子能量后逸出成为光电子，即发生光电效应现象。由于对同种颜色（即频率一定）的光，光的强度大是指单位时间内射到单位面积的光子的数目多，因此造成单位时间内逸出金属成为光电子的电子数目较多，因此每秒钟通过横截面的光电子数多，所以光电流较大．所以光电流的强度与入射光强度成正比。③为什么光电子的最大初动能只与入射光频率有关而与光强无关呢？

因为每个光子的能量E=hγ，它只与光的频率γ有关，而且频率越大的光，光子的能量越大．又一个光子的能量被一个电子吸收后，一般分成两部分：一部分用于克服金属内正电荷对它的引力做功，另一部分作为它逸出金属表面的初动能。根据能量守恒定律：hγ=W克＋EK0

又在光电效应中，金属中的不同电子，克服金属内正电荷对它的引力做的功一般不同，其中表面的电子克服金属内正电荷对它的引力做的功最小，则该电子脱离这种金属所具有的初动能将最大。对金属表面的电子：EKm=hγ-W逸（爱因斯坦光电效应方程）

可见Ekm只与入射光的频率有关，与光强无关。3、光电效应方程：

EKm=hγ-W逸（？页）

其中：EKm是逸出的光电子的最大初动能．

W逸是逸出功：使电子脱离金属所需的最小功，即是金属表面的电子逸出金属表面所做的功②加反向电压时①逸出功和极限频率的关系：已知反向截止电压U0,则可求EKm【强调】

W逸=hγ0为什么光电效应具有瞬时性？

因为一个电子吸收一个光子，即电子吸收光子的能量是一口吃下，因此造成金属中的电子对于光子的吸收是十分迅速的。光子光电子光电流光子能量E

E＝hγ

光强I光强

I光强=nhγ

光电子的最大初动能EKm

EKm=hγ-W逸

逸出功W逸

W逸=hγ0

反向截至电压U0

qU0=EKm【辨析】

【补充1】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，光电流达到某一值后不再增大，趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和电流.【结论】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.IUOU遏止电压Is饱和电流黄光（强）黄光（弱）蓝光Ub实验表明:对于一定颜色(频率)的光照射同一金属,无论光的强弱如何,遏止电压是一样的;光的频率ν改变，遏止电压也会改变。因为：光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，与入射光的强弱无关。【补充2】光电效应伏安特性曲线【补充3】EKm=hγ-W逸一验电器与锌板相连，用一紫外线灯照射锌板，关灯后，验电器指针保持一定偏角．(1)现用一带负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将________(填“增大”、“减小”或“不变”)．

(2)使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转．那么，若改用强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到验电器指针________(填“有”或“无”)偏转．

无减小

利用光电管研究光电效应实验如图所示，用频率为ν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．用红光照射，电流表一定无电流通过C．用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头移到A端时，电流表中一定无电流通过D．用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头向B端滑动时，电流表示数可能不变D入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么(

)A．从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显减少B．逸出的光电子的最大初动能将减小C．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少D．有可能不发生光电效应

C如图所示，当电键K断开时，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零．合上电键，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍不为零．当电压表读数