4.2 光电效应 课件 -2022-2023学年高二下学期物理人教版2019选择性必修第三册

光电效应T/年麦克斯韦电磁说1864波动性粒子性180118141888……….惠更斯波动说1690牛顿微粒说1672干涉现象衍射现象电磁波实验波动说渐成真理历史回顾问题导入

此时会看到验电器的薄片，张角逐渐变大，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，并使锌板处在强电场中，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?

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、光电效应的实验规律uAAK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？思考：为什么要加正向电压？uAAK窗口I

分析：光束照在阴极K上会发生光电效应现象，但只有少数的电子能到达阳极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

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令科学家感到困惑二、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.光的电磁理论任何一种金属，都有一个极限频率，入射光频率必须大于这个极限频率才能产生光电效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）入射光越强，饱和电流大。光电效应规律经典理论的解释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入射光越强，单位时间内逸出的光电子数越多，饱和电流大。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。不存在极限频率。光越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电压UC应与光的强弱有关。若光很弱，按经典电磁理论估算，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。×××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。例1：在光电效应实验中，如果入射光的波长确定而强度增加，将产生什么结果？课堂练习

答：当入射光频率高于截止频率时，光强增加，发射的光电子数增多；入射光频率低于截止频率时，无论光强怎么增加，都不会有光电子发射出来。课堂小结一、光电效应的实验规律1.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。这种电子常称为光电子。①存在截止频率：vc2.实验规律②存在饱和电流：IC③存在遏止电压：Uc④光电效应具有瞬时性<10-9s二、光电效应经典解释中的疑难①逸出功W0：使电子脱离某种金属所做功的最小值。1.光的电磁理论③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。2.光的电磁理论与光电效应的矛盾例2：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课堂练习B课堂练习例3：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课堂练习例4：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