4.2光电效应课件—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修三

第四章 原子结构和波粒二象性 第2节光电效应 核心素养目标 1.通过实验，了解光电效应现象及其实验规律 2.了解爱因斯坦光电效应理论及其意义，能用爱因斯坦光电效应 方程解释光电效应现象 3.了解康普顿效应及其意义 4.能根据实验结论说明光的波粒二象性 问题引入 把一块锌版连接再验电器上，并使锌板带负电，验电器指针张开。用紫外线灯照射锌版观察验电器指针的变化。这个现象说明了什么问题？ 实验现象： 若锌板带负电，用紫外线灯照射后，验电器的指针夹角会变小。说明锌板带的负电荷变少了。这意味着，紫外线会让电子从锌板表面溢出。 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。这个现象称为光电效应。这种电子常称为光电子。 一、光电效应的实验规律 1）存在截止频率 频率低于νc的入射光，无论光的强度多大，照射时间多长，都不能使光电子逸出，这个νc叫截止频率. 2）存在饱和电流 光照条件不变时U增大，光电流I趋于一个饱和值. 这说明： 在一定的光照条件下，单位时间内阴极K发射的光电子的数目是一定的，电压增加到一定值时，所有光电子都被阳极A吸收，这时即使再增大电压，电流也不会增大。 实验表明：入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多. 3）存在遏止电压 如果施加反向电压，也就是阴极K接电源正极、阳极A接电源负极，在光电管两极间形成使电子减速的电场，电流有可能为0。使光电流减小到0的反向电压Uc称为遏止电压。 最大初动能： 与入射光的强度无关，只与入射光的的频率有关 4）光电效应的瞬时性 当频率大于νc，光的照射和光电子的逸出几乎是同时的，产生光电流的时间不超过10-9s 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？ 逸出功：要使电子脱离某种金属，需要外界对它做功， 做功的最小值叫作这种金属的逸出功。用W0表示。 几种金属的截止频率和逸出功 按照光的电磁理论，还应得出如下结论 1.不管光的频率如何，只要光足够强，电子可以获得足够能量从而逸出表面，不应存在截止频率 2.光越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电压Uc应该与光的强弱有关。 3.如果光很弱，按经典电磁理论估算，电子需要几分钟到几十分钟的时间才能获得逸出表面所需的能量。这个时间远远大