4.2光电效应第一课时课件-湖南省长郡中学2022-2023学年高二下学期物理人教版2019选择性必修第三册

把一块锌板连接在验电器上，用紫外线灯照射锌板，观察验电器指针的变化。

这个现象说明了什么问题?问题导入

此时会看到验电器的薄片，张角逐渐减小，这说明紫外光照射后的锌板带的是正电，电子从锌板表面逸出。

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，观察验电器指针的变化。

这个现象说明了什么问题?问题导入

照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出，这个现象称为光电效应，这种电子常称为光电子。思考：怎么衡量光电效应的强弱呢？一、光电效应二、光电效应的实验规律窗口1.研究光电效应的电路图①阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极。

②K在受到光照时能够发射光电子

③阳极A吸收阴极K发出的光电子，形成光电流，光电流越大，说明光电效应越强。I思考：为什么要加正向电压？阳极阴极思考：为什么要加正向电压？窗口I

分析：光束照在阴极K上会发生光电效应现象，但只有极少的电子能到达阳极A，电路中电流很小。加了正向电压后，大量的电子在电场力的作用下向阳极运动，形成较大电流。（加正向电压的目的是放大实验效果，增强实验“可见性”）。E

阳极阴极2.

实验规律大量实验表明：

入射光的频率必须高于某一极限频率才能发生光电效应。①存在截止频率：vc→跟材料有关++++++

一一一一一一KAE

②存在饱和电流：IC一定的光照情况下，产生的光电子数量是一定的。

实验表明：入射光越强，饱和电流越大，单位时间内发射的光电子数越多。③存在遏止电压：Uc+++++

一一一一一KAE

此时拥有最大初动能（能量）的光电子到达A极时，动能刚好减小为零，而动能的改变是由于电场力做功：实验表明：对于一定颜色(频率)的光，无论光的强弱如何，遏止电压是一样的。光的频率

ν改变时，遏止电压也会改变。光电子的能量（初动能）只与入射光的频率有关，与入射光的强弱无关。饱和电流IC遏止电压④光电效应具有瞬时性

实验发现：无论入射光多为弱，都会在照射到金属时立即产生光电子，精确测量表明这个时间<10-9s，也就是说电子不需要积累能量的时间。截止频率饱和电流遏止电压规律→频率→光强→频率瞬时<10-9s令科学家感到困惑窗口I阳极阴极三、光电效应经典解释中的疑难思考与讨论

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

这表明金属表面层内存在一种力，阻碍电子的逃逸。电子要从金属中挣脱出来，必须获得一些能量，以克服这种阻碍。使电子脱离某种金属所做功的最小值。①逸出功W0：金属钨钙钠钾铷vc/（1014HZ）10.957.735.535.445.15W0/eV4.543.202.292.252.13③光越强，逸出的电子数越多，光电流也就越大。②光电子：金属表面受到光照射时，从金属表面逸出的电子。1.

光的电磁理论2.光的电磁理论与光电效应的矛盾电磁理论＊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

光电效应中的一些重要现象无法用经典电磁理论解释，这引发了物理学家们的认真思考。四、爱因斯坦的光电效应理论1.

光量子理论

能量量子化认为：电磁波的辐射和吸收是不连续的，一份儿一份儿的，每一份叫做一个能量子。

爱因斯坦认为：光本身就是由一个个不可分割能量子组成的。每一份称为光量子，简称光子。E=hν光子的能量：2.

光电效应方程EK=hv-w0——光电子最大初动能

—————金属的逸出功

W0

金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hv，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，通过这个方程爱因斯坦完美的解释了光电效应实验的规律。3.

爱因斯坦对光电效应实验规律的解释①截止频率的解释

当电子被光照射时，一个电子只能吸收一个光子的能量，也就是hv的能量。hv>W0→产生光电效应hv<W0→无光电效应hv=W0→就是极限频率②遏止电压的解释EK=hv-w0遏止电压EK只与入射光的频率有关遏止电压Uc只与入射光的频率有关，与光强无关。③瞬时性的解释

电子一次性吸收了光子的全部能量，所以自然不需要时间的积累。

对于同种频率的光，光较强时，单位时间内照射到金属表面的光子数较多，照射金属时产生的光电子较多，因而饱和电流较大。④饱和电流的解释到此为止光量子理论完美解释了光电效应的各种现象。

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v的关系。但是，很难直接测量光电子的动能，容易测量的是截止电压Uc。

那么，怎样得到截止电压Uc与光的频率v和逸出功W0的关系呢?思考与讨论4.密立根验证光电效应方程EK=hv-w0

测量金属的遏止电压Uc和入射光的频率v，计算出普朗克常量h，并与普朗克通过黑体辐射得出的h相比较。误差不超过0.5%。

例1.如图所示，用绿光照射一光电管的阴极时产生光电效应，欲使光子从阴极逸出是的最大初动能增大，应采取的措施是()

A.

改用红光照射

B.

改用紫光照射

C.

增大绿光的强度

D.

增大加在光电管上的正向电压B课堂练习例2.光电效应实验的装置如图所示，则下列说法正确的是()

A.

用紫外线照射锌板，验电器指针会发生偏转

B.

用红色光照射锌板，验电器指针会发生偏转

C.

锌板带的是负电荷

D.

使验电器指针发生偏转的是正电荷AD

例3.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.

从光照射金属表面到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加

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例4.关于光电效应的规律，下列说法正确的是()

A.

当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，则入射光的频率越高，产生的光电子的最大初动能越大

B.当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，则入射光的强度越大，产生的光电子数越多

C.同一频率的光照射不同的金属，如果都能产生光电效应，则逸出功大的金属产生的光电子的最大初动能也越大

D.对某种金属，入射光波长必须小于某一极限波长，才能有光电子逸出ABD例5.利用光子说对光电效应的解释，下列说法正确的是(