第十六章　第83课时　光电效应(1)-2026版一轮复习

考情分析生活实践类医用放射性核素、霓虹灯、氖管、光谱仪、原子钟、威耳逊云室、射线测厚仪、原子弹、反应堆与核电站、太阳、氢弹、环流器装置等学习探究类光电效应现象、光的波粒二象性、原子的核式结构模型、氢原子光谱、原子的能级结构、射线的危害与防护、原子核的结合能、核裂变反应和核聚变反应等第83课时光电效应目标要求1.掌握黑体辐射的定义及其实验规律，理解能量量子化的意义。2.理解光电效应现象及光电效应的实验规律。会利用光电效应方程计算逸出功、截止频率、最大初动能等物理量。3.会分析光电效应常见的三类图像。考点一黑体辐射能量子1.热辐射(1)定义：周围的一切物体都在辐射，这种辐射与物体的有关，所以叫作热辐射。

(2)特点：热辐射强度按波长的分布情况随物体的不同而有所不同。

2.黑体、黑体辐射的实验规律(1)黑体：能够入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体。

(2)黑体辐射的实验规律①黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的有关。

②随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有，另一方面，辐射强度的极大值向波长较的方向移动，如图。

3.能量量子化(1)能量子：普朗克认为，当带电微粒辐射或吸收能量时，只能辐射或吸收，这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。

(2)能量子大小：ε＝，其中ν是带电微粒吸收或辐射电磁波的频率，h被称为普朗克常量。h＝6.62607015×10－34J·s(一般取h＝6.63×10－34J·s)。

4.光子(1)光子及光子能量：爱因斯坦认为，光本身是由组成，频率为ν的光的能量子ε＝，称为光子。

(2)光子的动量：①康普顿认为，光子不仅具有能量，而且具有动量，光子的动量p与光的波长λ和普朗克常量h有关。三者关系为p＝hλ②在康普顿效应中，当入射的光子与晶体中的电子碰撞时，要把一部分动量转移给电子，光子动量可能会变小，波长λ。

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1.黑体能够反射各种波长的电磁波，但不会辐射电磁波。()2.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加，辐射强度极大值向波长较短的方向移动。()3.玻尔为得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，提出了能量子的假说。()4.微观粒子的能量是量子化的，即微观粒子的能量是分立的。()例1(2023·江苏卷·14)“夸父一号”太阳探测卫星可以观测太阳辐射的硬X射线。硬X射线是波长很短的光子，设波长为λ。若太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，卫星探测仪镜头正对着太阳，每秒接收到N个该种光子。已知探测仪镜头面积为S，卫星离太阳中心的距离为R，普朗克常量为h，光速为c，求：(1)每个光子的动量p和能量E；(2)太阳辐射硬X射线的总功率P。球面辐射模型设一个点光源或球光源辐射光子的功率为P0，它以球面波的形式均匀向外辐射光子，在一段很短的时间Δt内辐射的能量E＝P0·Δt，到光源的距离为R处有个正对光源的面积为S的接收器，如图所示，则在Δt内接收器接收到的辐射光子能量E'＝S4πR2E考点二光电效应1.光电效应及其规律(1)光电效应现象照射到金属表面的光，能使金属中的从表面逸出的现象称为光电效应，这种电子常称为。

(2)光电效应规律①每种金属都有一个截止频率νc，也称作极限频率，入射光的频率必须这个截止频率才能产生光电效应。

②光电子的最大初动能与入射光的强度，只随入射光的增大而增大。

③光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10－9s。④当入射光的频率大于或等于截止频率时，在光的颜色不变的情况下，入射光越强，逸出的光电子数越，饱和电流越大，逸出光电子的数目与入射光的强度成正比，饱和电流的大小与入射光的强度成。

2.爱因斯坦光电效应方程表达式：hν＝Ek＋W0或Ek＝。

(1)物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的。

(2)逸出功W0：电子从金属中逸出所需做功的叫作这种金属的逸出功，逸出功W0与金属的截止频率的关系为。

(3)最大初动能：发生光电效应时，金属表面上的吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值。Ek＝12mevc2，可以利用光电管实验的方法测得，最大初动能与遏止电压Uc的关系为1.光子和光电子都不是实物粒子。()2.用紫外线灯照射锌板，验电器箔片张开，此时锌板带正电；若改用红光照射锌板，发现验电器箔片不张开，说明红外线的频率小于锌的截止频率。()3.只要入射光的强度足够大，就可以使金属发生光电效应。()4.要使某金属发生光电效应，入射光子的能量必须大于或等于该金属的逸出功。()5.光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比。()例2(多选)(2024·黑吉辽·8)X射线光电子能谱仪是利用X光照射材料表面激发出光电子，并对光电子进行分析的科研仪器，用某一频率的X光照射某种金属表面，逸出了光电子，若增加此X光的强度，则()A.该金属逸出功增大B.X光的光子能量不变C.逸出的光电子最大初动能增大D.单位时间逸出的光电子数增多例3(九省联考·河南·16)某光源包含不同频率的光，光的强度与频率的关系如图所示。表中给出了一些金属的截止频率νc，用该光源照射这些金属。则()金属νc/(×1014Hz)铯4.69钠5.53锌8.06钨10.95A.仅铯能产生光电子B.仅铯、钠能产生光电子C.仅铯、钠、锌能产生光电子D.都能产生光电子例4铝的逸出功是4.2eV，现在用波长为200nm的光照射铝的表面，取元电荷e＝1.60×10－19C，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，真空中光速c＝3×108m/s，求：(结果均保留1位有效数字)(1)光电子的最大初动能；(2)遏止电压；(3)铝的截止频率。光电效应的分析思路考点三光电效应中常见的三类图像1.Ek－ν图像(1)写出最大初动能Ek与入射光频率ν的关系式：。

(2)由图像获得的信息：①图线与ν轴交点的横坐标：。

②图线与Ek轴交点坐标的绝对值：。

③图线的斜率：。

2.Uc－ν图像(此时两极间接反向电压)(1)写出遏止电压Uc与入射光频率ν的关系式。

(2)由图像获得的信息：①图线与横轴交点的坐标：。

②图线的斜率k＝。

3.光电流I与电压的关系(用同一光电管做实验)(1)甲、乙两种色光比较：两种色光对应的光电子最大初动能Ek甲Ek乙，两色光频率ν甲ν乙，两种色光对应的截止频率νc甲νc乙，两种色光强度关系为。

(2)丙、丁两种色光的比较：两种色光对应的光电子最大初动能Ek丙Ek丁，两色光频率ν丙ν丁；两种色光对应的截止频率νc丙νc丁。

例5(多选)(2025·山东济宁市校考)在研究甲、乙两种金属光电效应现象的实验中，光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系如图所示，则()A.两条图线与横轴的夹角α和β可能不相等B.若用同种频率的光照射这两种金属均能发生光电效应，则甲的遏止电压大于乙的遏止电压C.若某一频率的光可以使乙金属发生光电效应，则一定也能使甲金属发生光电效应D.甲金属的逸出功小于乙金属的逸出功例6(2024·山东威海市检测)图甲为研究光电效应的实验装置，用不同频率的单色光照射阴极K，正确操作下，记录相应电表示数并绘制如图乙所示的Uc－ν图像，当频率为ν1时绘制了如图丙所示的I－U图像，图中所标数据均为已知量，则下列说法正确的是()A.饱和电流I0与K、A之间的电压有关B.测量遏止电压Uc时，滑片P应向b移动C.阴极K的逸出功W0＝eD.普朗克常量h＝U

答案精析考点一1.(1)电磁波温度(2)温度2.(1)完全吸收(2)①温度②增加短3.(1)某个最小能量值ε的整数倍(2)hν4.(1)一个个不可分割的能量子hν(2)②变大判断正误1.×2.√3.×4.√例1(1)hλhcλ解析(1)由题意可知每个光子的动量为p＝h每个光子的能量为E＝hν＝hc(2)太阳辐射的硬X射线光子以球面波的形式均匀地向各个方向辐射，以太阳为球心，半径为R的球面上每平方米面积上接收到的光子数相同，太阳每秒辐射光子的总能量E总＝P ①面积为S的镜头每秒接收到的辐射光子的能量E1＝S4πR2·E总＝又E1＝Nhν＝Nhcλ 联立①②③解得P＝4πR考点二1.(1)电子光电子(2)①大于或等于②无关频率④多正比2.hν－W0(1)最大初动能(2)最小值W0＝hνc(3)电子Ek＝eUc判断正误1.×2.√3.×4.√5.×例2BD[金属的逸出功是金属的自身固有属性，仅与金属自身有关，增加此X光的强度，该金属逸出功不变，故A错误；根据光子能量公式ε＝hν可知增加此X光的强度，X光的光子能量不变，故B正确；根据爱因斯坦光电效应方程Ekm＝hν－W0，可知增加此X光的强度，逸出的光电子最大初动能不变，故C错误；增加此X光的强度，单位时间照射到金属表面的光子变多，则单位时间逸出的光电子数增多，故D正确。]例3C[根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0金属的逸出功为W0＝hνc由题图可知光源中光的频率范围为1.5×1014Hz≤ν≤9×1014Hz则仅铯、钠、锌能产生光电子。故选C。]例4(1)2eV(2)2V(3)1×1015Hz解析(1)入射光子的能量ε＝hν＝hc得ε≈6.2eV，由光电效应方程Ek＝hν－W0，得Ek＝2eV(2)由Ek＝eUc，得Uc＝2V(3)由W0＝hνc，得νc≈1×1015Hz。考点三1.(1)Ek＝hν－W0＝h(ν－νc)(2)①截止频率νc②逸出功W0③普朗克常量h2.(1)Uc＝he(ν－νc)(2)①截止频率νc②3.(1)＝＝＝甲光较强(2)<<＝例5BCD[由光电效应方程有Ek＝hν－W0，可知Ek－ν图像的斜率为普朗克常量，所以两图像的斜率一定相等，即α和β一定相等，故A错误；由Ek＝hν－W0＝h(ν－νc)可知，图像与横坐标的交点为截止频率，则甲的截止频率小，又因为W0＝hνc，所以甲的逸出功小，用同种光照射两种金属发生光电效应，则甲的光电子的最大初动能大，由因为eUc＝Ek，所以甲的遏止电压大于乙的遏止电压，故B、D正确；由上述分析可知，甲的截止频率小，所以当乙可以在某一频率的光照射下发生光电效应时，该光也一定可以使甲发生光电效应，故C正确。]例6C[饱和电流只与入射光的强度有关，与外加电压无关，故A错误；测量遏止电压Uc时，光电管应接反向电压，滑片P应向a移动，故B错误；根据光电效应方程Ek＝hν－W0，根据动能定理eUc＝Ek，整理得Uc＝heν－W0e，则Uc－ν图像的斜率为k＝he＝Uc2-Uc1ν2-ν1，解得普朗克常量h＝(U