2.1 光电效应-【步步高】2019版学案导学与随堂笔记物理（粤教版选修3-5）

第一节　光电效应 [学习目标]　1.了解光电效应，掌握光电效应的实验规律.2.知道光电流与光的强度和光的频率之间的关系.3.理解极限频率和遏止电压的概念. 一、光电效应与光电流 [导学探究]　光电流的产生是光照射的结果.如图1所示是用来探究光电流的大小与入射光强度和频率关系的实验装置图.光源强度可以通过改变光罩上出射孔的数目或大小来改变，光的频率可以用不同的滤色片来改变. 图1 (1)在频率不变(保持蓝光不变)的情况下，改变入射光的强度，光电流的大小如何变化？ (2)将光的强度保持不变，更换滤色片以改变入射光的频率(以蓝光、绿光、红光为例)，光电流有什么变化？这说明什么问题？ 答案　(1)随着光强的增加，光电流逐渐变大.[来源:学,科,网] (2)蓝光和绿光照射时都有光电流产生，而红光照射时没有，即使增强红光的强度依然没有光电流. 这说明对于某种金属只有光的频率足够大，才能发生光电效应.如小于某个频率值，光再强也不能发生光电效应. [知识梳理] 1.光电效应 (1)光电效应 金属在光的照射下发射电子的现象. (2)光电子：光电效应中发射出来的电子. (3)光电流：光电管阴极发出的光电子被阳极收集，在回路中会形成电流，称为光电流. 2.光电流及变化 (1)光电管是利用光电效应制成的一种常见的光电器件，它可以把光信号转变成电信号.光电管主要是由密封在玻璃壳内的阴极和阳极组成，阴极表面敷有束缚电子能力较弱的碱金属. (2)在正向电压一定的情况下，光电流的变化与入射光的强度有关，与入射光的频率无关，光源强度可以使光电管阴极单位时间内发射的光电子数目变化. 3.极限频率 对于每一种金属，只有当入射光频率大于某一频率ν0时，才会产生光电流.我们将ν0称为极限频率，其对应的波长称为极限波长. [即学即用]　判断下列说法的正误. (1)只要光足够强，任何频率的光都可以使金属发生光电效应.(　×　) (2)能否发生光电效应，取决于入射光的频率，与光的强度无关.(　√　) (3)发生光电效应时，单位时间内发出的光电子数越多，光电流越强.(　√　) 二、遏止电压 [导学探究]　(1)如图2所示是测量遏止电压的示意图，利用它可测量光电子的最大初动能. 图2 ①光电管两极加的是什么电压？有何作用？ ②当反向电压增大时，光电流怎么变？[来源:Z.xx.k.Com] ③怎样求得光电子的最大初动能？ (2)在图中，利用蓝光照射，加反向电压，逐渐增大电压，直至光电流恰好为零，记录遏止电压的值.改变入射光强度，记录的遏止电压的值有什么特点？ (3)维持光源强度不变，改变入射光的频率.先采用蓝光作为入射光，记录遏止电压值；再换绿光作为入射光，记录遏止电压值.有什么现象？ (4)综合上面的分析，关于光电子的最大初动能与入射光频率，能得出什么结论？ 答案　(1)①反向电压　使光电子减速　②减小 ③当光电流恰好为零，所加的反向电压为U0时，有eU0＝mv成立.eU0等于光电子的最大初动能. (2)不变. (3)绿光作为入射光时遏止电压较小. (4)遏止电压只与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关.而遏止电压对应光电子的最大初动能，也就是说其最大初动能也只与入射光的频率有关. [知识梳理]　遏止电压 1.定义：在强度和频率一定的光照射下，回路中的光电流会随着反向电压的增加而减小，并且当反向电压达到某一数值时，光电流将会减小到零，这时的电压称为遏止电压，用符号U0表示，光电子到达阳极要克服反向电场力做的功W＝eU0.光电子最大初动能mv＝eU0. 2.光电子的最大初动能只与入射光的频率有关. [即学即用]　判断下列说法的正误. (1)遏止电压是反向电压，其作用是阻碍电子的运动.(　√　) (2)光电管加反向电压时，电压越小，光电流也越小.(　×　) (3)遏止电压与入射光的强度有关，与入射光的频率无关.(　×　) 一、光电效应现象 1.光电效应的实质：光现象电现象. 2.光电效应中的光包括不可见光和可见光. 3.光电子：光电效应中发射出来的电子，其本质还是电子. 例1　一验电器与锌板相连(如图3所示)，用一紫外线灯照射锌板，关灯后，验电器指针保持一定偏角.[来源:学,科,网Z,X,X,K] 图3 (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. 答案　(1)减小　(2)无 解析　(1)当用紫外线灯照射锌板时，锌板发生光电效应，锌板放出光电子而带上正电，此时与锌板连在一起的验电器也带上了正电，故指针发生了偏转.当带负电的小球与锌板接触后