光电效应课件高二下学期物理人教版选择性必修第三册

第四章原子结构和波粒二象性2第1课时光电效应Highschoolphysics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02知道光电效应现象，了解光电效应的实验规律，知道光电效应与电磁理论的矛盾01重点难点

ε

=

hνh

：普朗克常量6.626×10-34J/sν

：电磁波(光)的频率

光子能量：ε

=

hν紫

普朗克能量量子化理论漫山遍野的太阳能发电装置，你知道它们的工作原理是什么吗?光电效应发现史01光电效应的实验规律如图所示，把一块锌板连接在验电器上，并使锌板带负电，验电器指针张开，用紫外线灯照射锌板。答案

指针张角变小(1)观察到验电器指针如何变化？(2)这个现象说明什么？答案

说明紫外线会让电子从锌板表面逸出。光电效应光电效应：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。光电子：光电效应中发射出来的电子。光电效应光电效应：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。光电子：光电效应中发射出来的电子。锌板电子逸出换用红光会有什么现象？锌板光电效应的实验规律红紫

没有光电子逸出！1.存在截止频率或极限频率νc：当入射光的频率低于截止频率νc时不发生光电效应。金属钨钙钠钾铷vc/(1014HZ)10.957.735.535.445.15实验表明：不同金属的截止频率不同。截止频率与金属自身的性质有关。光电管阳极阴极GAKV光电效应的实验规律2.存在饱和电流：在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流趋于一个饱和值。频率不变时，入射光越强，饱和电流越大。光电效应的实验规律

光电流与电压的关系UaOU黄光（强）黄光（弱）遏止电压I蓝光bUAK正向电压I光电流G反向电压光电效应的实验规律4.光电效应具有瞬时性：当频率超过截止频率νc时，无论入射光怎样微弱，照到金属时会立即产生光电流。不超过10-9s锌板电子逸出人们知道，金属中原子外层的电子会脱离原子而做无规则的热运动。但在温度不很高时，电子并不能大量逸出金属表面，这是为什么呢?金属原子原子核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，外界对它做功的最小值，用W0表示。不同种类的金属，其逸出功的大小不相同。温度不很高时，电子不能大量逸出，是由于受到金属表面层的引力作用，电子要从金属中挣脱出来，必须克服这个引力做功2.光电效应经典解释。波动理论光越强，逸出的电子数越多，光电流也就越大。不管光的频率如何，只要光足够强，电子都可以获得足够能量从而逸出表面，不应存在截止频率。光越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电压Uc

应该与光的强弱有关。如果光很弱，按经典电磁理论估算，电子需要几分钟到十几分钟的时间才能获得逸出表面所需的能量。电磁理论＊不存在截止频率＊截止电压→光强＊需要长时间存在截止频率遏止电压→频率瞬时<10-9s实验结果令科学家感到困惑光电效应经典解释中的疑难无法用经典的电磁理论来解释光电效应。如图是研究光电效应的电路图。请结合装置图及产生的现象回答下列问题。(1)保持入射光的强度不变，滑动变阻器的滑片向右滑动(增加电压)时，电流表示数不变，而光强增加时，保持所加电压不变，电流表示数会增大，这说明了什么？μAAK窗口I答案

说明发生光电效应时，饱和光电流的大小与光的强度有关；入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。OU强光弱光I(2)若将电源的正负极对调，当光强增大时，遏止电压不变，而入射光的频率增加时，遏止电压却增加，这一现象说明了什么？答案

光电子的能量只与入射光频率有关，而与光的强弱无关。UaOU黄光（强）黄光（弱）遏止电压I蓝光bUμAAK窗口I1.(2026·河池市高三检测)用绿光照射某金属时没有光电子逸出，则下列措施中可能使该金属表面能逸出光电子的是A.换用黄光照射 B.换用蓝光照射C.增大此光的强度 D.延长光照时间√绿光照射无光电子，说明绿光频率低于该金属的极限频率，黄光频率低于绿光，无法产生光电子，蓝光频率高于绿光，可能超过金属的极限频率产生光电子，故A错误，B正确；增大光强度仅增加光子数量，但频率不足仍无法产生光电子，故C错误；频率不足时，延长照射时间也不能够产生光电子，故D错误。√2.(2026·天津市和平区高二检测)研究光电效应的电路图如图所示，关于光电效应，下列说法正确的是A.任何一种频率的光，只要照射时间足够长，电流表就会

有示数B.若电源电动势足够大，滑动变阻器滑片向右滑，电流表

的示数能一直增大C.调换电源的正负极，调节滑动变阻器的滑片，电流表的示数可能变为零D.阴极K和阳极A之间的电压为零时，电路中的电流一定为零能否发生光电效应取决于光的频率，与照射时间长短无关，故A错误；增加极板间电压，会出现饱和电流，不会一直增大，故B错误；调换电源的正负极，若反向电压达到遏止电压，则电流表示数为零，故C正确；阴极K和阳极A之间的电压为零时，仍有部分光电子能到达阳极，则电路中的电流不为零，故D错误。既然经典的电磁理论无法解释光电效应，那么谁来解释呢?1887年赫兹发现光电效应1923年密立根精确验证1905年勒纳德发现光电效应的重要规律1921年爱因斯坦提出光子说02爱因斯坦的光电效应理论受到普朗克能量子理论的启发，爱因斯坦于1905年发表了《关于光的产生和转化的一个试探性观点》，提出了光子说。光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为hν，其中h为普朗克常量。这些能量子后来称为光子。锌板

电子逸出光子能量：ε=hν紫光子hν=Ek+W0Ek=hν-W0最大初动能逸出功1.表达式：2.物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是hν。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初动能。爱因斯坦光电效应方程光电效应方程对光电效应实验现象的解释

电子逸出光子能量：ε=hν逸出具有的最大初动能：

AKv③若hv>W0光电子逸出。①若hv<W0无光电子逸出。②若hv=W0光电子恰好逸出。2.光电子的最大初动能Ek与入射光的频率有关，而与光的强度无关。这就解释了遏止电压和光强无关。3.电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，光电流自然几乎是瞬时产生的。一个电子对应吸收一个光子，不能同时吸收多个光子，吸收的能量不累加。电子一次性吸收光子的全部能量。金属的电子吸收能量后，克服束缚，瞬间逸出金属。锌板

电子逸出光子能量：ε=hν紫4.对于同种颜色(频率ν相同)的光，光较强时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电子较多，因而饱和电流较大。正向电压①光强度大光子更密集相等时间里，逸出光电子个数多②逸出的所有光电子都到达阳极。③饱合电流Ic

：光照强度大，饱和电流大饱和电流Ic大小与光的颜色（频率）无关！爱因斯坦光电效应方程给出了光电子的最大初动能Ek与入射光的频率ν的关系。但是，很难直接测量光电子的动能，容易测量的是遏止电压Uc，怎样得到Uc与ν、W0的关系？

由光电效应方程有Ek=hν-W0eUc=EkeUc=hν-W07.04.04.55.05.56.06.50.80.20.40.601ν/1014HzUc/VUcVUcVUcV(1)“光子”就是“光电子”的简称。(

)(2)逸出功的大小与入射光无关。(

)(3)光电子的最大初动能与入射光的频率成正比。(

)(4)光电子的最大初动能与入射光的强度成正比。(

)(5)逸出功与截止频率成正比。(

)××√×√

√

√

光电效应规律中的两条线索、两个关系照射光强度决定着每秒光源发射的光子数光电子两条线索频率决定着每个光子的能量ε=hν每秒逸出的光电子数

决定着光电流的大小光电效应规律中的两条线索、两个关系两个关系光的强度大光子数目多发射光电子多光电流大光的频率高光子能量大

产生光电子的最大初动能大

ε=hν大EK＝hv-W0金属种类决定（定值）大正向电压饱和电流大光电效应的三个关系式1.爱因斯坦光电效应方程：Ek=hν-W02.最大初动能与遏止电压的关系：Ek=eUc3.逸出功与极限频率的关系W0=hνcAK正向电压I光电流G反向电压++++一一一一KAE

1.光电效应：

3.爱因斯坦光电效应理论：