第4章 第2节 光电效应（Word教参）-【状元桥·优质课堂】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第三册（人教版2019）

第2节　光电效应 1.知道光电效应现象，了解康普顿效应及其意义，了解光的波粒二象性. 物理观念 2.知道光电效应的实验规律，理解爱因斯坦光子说及对光电效应的解释，会用光电效应方程分析相关问题. 科学思维 知识点一　光电效应的实验规律 1．光电效应与光电子 (1)光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的__电子__从表面逸出的现象． (2)光电子：光电效应中发射出来的__电子__. 提醒：(1)光电子是金属表面受到光的照射时发射出来的电子，其本质是电子；(2)光子指光在空间传播时的每一份能量，其本质是能量子；(3)光电效应现象中，光是光电效应的“因”，光电子是光电效应的“果”． 2．光电效应的实验规律(三“存在”一“具有”) (1)存在__截止__频率：当入射光的频率低于截止频率时__不__(选填“能”或“不”)发生光电效应．实验表明，截止频率与__金属自身的性质__有关，即不同金属，截止频率__不同__. (2)存在__饱和__电流：在__光照__条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流趋于一个饱和值；在光的频率不变的情况下，入射光越强，饱和电流越__大__. (3)存在__遏止__电压：使光电流减小到0的__反向__电压Uc，且满足mev＝eUc.遏止电压的存在意味着光电子具有一定的__初速度__.同一种金属对于一定频率的光，无论光的强弱如何，遏止电压都是__一样__的． (4)具有__瞬时__性：光电效应几乎是瞬时发生的． 3．逸出功：使电子脱离某种金属，外界对它做功的__最小__值，用W0表示．不同种类的金属，其逸出功的大小__不相同__(选填“相同”或“不相同”)． 知识点二　爱因斯坦的光电效应理论 1．光子说 (1)内容： 为了解释光电效应，必须假定电磁波本身的能量也是不连续的，即认为__光__本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为___hν__，这些__能量子__称为光子． (2)光子能量： 公式为ε＝hν，其中ν指光的__频率__. 2．光电效应方程 (1)表达式：hν＝__Ek＋W0__或Ek＝__hν－W0__. (2)物理意义：金属中的电子吸收一个光子获得的能量是__hν__，在这些能量中，一部分大小为___W0__的能量被电子用来脱离金属，剩下的是逸出后电子的__初动能__. (3)对光电效应现象的解释 ①若发生光电效应，则光电子的最大初动能必须大于零，即Ek＝hν－W0>0，亦即hν>W0，ν>＝νc，而νc＝恰好是光电效应的__截止__频率． ②由爱因斯坦光电效应方程知，光电子的最大初动能与入射光频率有关，与光强无关，所以遏止电压由入射光__频率__决定，与光强__无关__. ③电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，光电流几乎是__瞬时__产生的． ④同种频率的光，光照强度较大，包含的__光子__数较多，照射金属时产生的__光电子__较多，因而饱和电流较大． 提醒：(1)光电效应方程中的Ek是光电子的最大初动能，就某个光电子而言，其离开金属时剩余动能大小可以是0～Ek范围内的任何数值；(2)光电效应方程实质上是能量守恒方程，能量为ε＝hν的光子被电子吸收，电子把这些能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引，另一部分就是电子离开金属表面时的初动能． 知识点三　康普顿效应和光子的动量 1．光的散射：光在介质中与__物质微粒__相互作用，因而传播方向发生改变，这种现象叫作光的散射． 2．康普顿效应 (1)定义：美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长__大于__λ0的成分，这个现象称为康普顿效应． (2)意义：康普顿效应表明光子除了具有能量之外，还具有__动量__，从而揭示了光的粒子性的一面． 3．光子的动量 (1)表达式：p＝　　. (2)说明：在康普顿效应中，入射的光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，光子的动量可能会变小．因此，有些光子散射后波长变__大__. 4．光的波粒二象性 光的干涉、衍射、偏振现象表明光具有__波动__性，光电效应和康普顿效应表明光具有__粒子__性，可见，光既具有波动性又具有粒子性，即光具有__波粒二象__性． 提醒：(1)在光的散射中，光子与其他粒子作用过程中遵循动量守恒定律与能量守恒定律；(2)爱因斯坦提出了光子说，成功地解释了光电效应现象，康普顿效应进一步揭示了光的粒子性，也再次证明了爱因斯坦光子说的正确性． 1．判断下列说法的正误． (1)“光电子”简称为“光子”．(　　) (2)赫兹最早发现了光电效应．(　　) (3)任何频率的光照射到金属表面都可以发生光电效应．(　　) (4)光电子的最大初动能与入射光的频率成正比．(　　) (5)光