2.1 光电效应 （备课堂）-【上好课】2020-2021学年高二物理同步备课系列（粤教版选修3-5）

粤教版 高中物理选修3-5 第二章 水波干涉图样 水波干涉俯视图样 一、麦克斯韦的电磁理论认为：光是一种电磁波 依据：1、光可发生衍射和干涉现象 水波通过狭缝后的衍射图样 二、各种频率的电磁波： 波长： 频率： 长 短 低 高 无线电波 红外线 紫外线 X射线 射线 红、橙、黄、绿、青、蓝、紫 1.光电效应现象 2.光电子： 金属在光的照射下发射电子现象，称为光电效应。 发射出来的电子称为光电子。 三、 光电效应 把擦得很亮的锌板连接在验电器上，用紫外线灯照射锌板，发现验电器指针发生了偏转。 说明什么现象？ 实验演示 锌板带电 本来不带电的锌板，现在为什么带了电? 锌 板 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 弧光灯 + - - + 电子 光电子 金属在光的照射下发射电子的现象，称为光电效应 光电效应规律 1.用紫光照射锌板,立刻有光电子产生 2.用红光照射锌板,无光电子产生 3.增大红光强度仍无光电子产生 以上现象说明什么? 验电器 锌板 （1）某光恰能使锌发生光电效应，那么能使表格内哪些金属发生光电效应? （2）表中哪种金属最易发生光电效应? 不同金属材料的极限频率不同。 196 260 372 540 660 /nm 15.3×1014 11.5×1014 8.07×1014 5.56×1014 4.55×1014 /Hz 铂 银 锌 钠 铯 几种金属的极限频率 和极限波长 光电效应规律 2、入射光照射到金属上，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10-9 s。【瞬时性】 1、任何一种金属都对应一个极限频率v0，入射光的频率f只有大于极限频率v0 ,才能产生光电效应。【v入﹥v0】 当入射光频率低于极限频率时，无论光强多大也无电子逸出金属表面。即不能发生光电效应。 3、当入射光的频率大于极限频率、光电流出现时，光电流的大小由光强决定，光强越大，光电流越大。单位时间内发射的光电子数越多。 光电管 1.光电管就是利用光电效应把光信号转变成电信号的一种传感器。 2.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。 光电管 3.光电管的工作原理:为了把光电子尽可能多地收集到阳极，以增强光电流，通常还在光电管两极加上正向电压，如图所示，光电流在电阻的两端产生电压Uab，随着光的强弱变化而变化。这样，光电管就把光信号变成了电信号。 加正向电压U：当U↑，光电流Ⅰ↑ 饱和电流：光照不变，增大U，电流达到某一值后不再增大，即达到饱和值。 光电流的变化 + - I：光电流 阳极 阴极 U 遏止电压U0 + - 阴极 阳极 U ：光电流 加反向电压U： :Ⅰ=0时，所加的反向电压U的大小 当U↑，光电流Ⅰ↓ + - 阴极 阳极 U0 ：光电流 光电子到达阳极要克服反向电场做功 + - 阴极 阳极 U0 ：光电流 如果光电子到达阳极的速度刚好为零 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 改变时，遏止电压也会改变。 光电子的能量只与入射光的频率有关，与入射光的强弱无关。 存在遏止电压UC： 为什么说光的波动理论无法解释光电效应的规律？ 从光电效应的发生过程来看，电子吸收入射光能量后才能挣脱原子核的束缚，所以我们应从能量的角度来分析光效应．光的波动理论是这样描述光的能量的： （1）能量是连续的； （2）振幅（光强）越大，光能越大，光的能量与频率无关． 电磁理论遇到困难 光电效应与光的电磁理论的矛盾 矛盾一：按照光的波动理论，不论光的频率如何，只要照射时间足够长或入射光的强度足够大，就可以产生光电效应。 而实验结果表明：只有入射光的频率v大于该金属的极限频率v0时，才能发生光电效应。 光电效应与光的电磁理论的矛盾 矛盾二：根据能量的观点，电子要从物体中飞出，必须具有一定的能量，而这一能量只能来源于入射光的能量。 而实验结果表明：逸出的光电子的能量与入射光的强度无关，只取决于射光的频率. 光电效应与光的电磁理论的矛盾 矛盾三：从波动理论可知，当一束很细的光照 射到物体上时，它的能量将均匀分布到大量的 原子上，电子不可能在极短的时间内聚集足够 的能量从物体中飞出。 光电效应的实验却表明： 入射光的照射和光电子的逸出几乎是同时的。 1、光电效应实验的装置如下图,则下面说法中正确的是（ ） A.用紫外光照射,验电器指针会发生偏转. B.用红色光照射,验电器指针会发生偏转. C.使验电器指针发生偏转的是正电荷. D.锌板带的是负电荷. AC 2、某金属在绿光的照射下发生了光电效应则（ ） A、若增加绿光的强度，则单位时间内逸出的光电子数目不变 B、若增加绿光的强度，则逸出的光