4-02光电效应-2022-2023学年高二物理精编动态课件（人教版2019选择性必修第三册）

02.光电效应 图片区 1 2023/2/26 一.光电效应 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，这个现象称为光电效应，这种电子常称为光电子。 光电效应由德国物理学家 赫兹于1887年发现，对发展 量子理论起了根本性作用。 问题：光电子是光还是电子？ 答：电子。 问题：用弧光灯照射锌板能发生光电效应，但在锌板和弧光灯之间插入一块防紫外线玻璃就不能发生光电效应了，弧光灯能发出红外线，可见光，紫外线，是什么光照射锌板发生了光电效应？ 答：紫外线 二.光电效应的实验规律 光电效应的实验规律 二.光电效应的实验规律 1.存在截止频率（极限频率）：νc 当入射光的频率减小到某一数值νc时光电流消失，νc称为截止频率。 ①发生光电效应条件： ν光>νc，即当入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应。 ②不同金属的截止频率不同，说明截止频率与金属自身的性质有关。 二.光电效应的实验规律 2.存在饱和电流 ①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。 ②光电流与光强成正比，与电 压不成正比。 对于一定频率（颜色）的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多，形成的光电流也越大。 - - 二.光电效应的实验规律 3.存在截止（遏止）电压：Uc 使光电流减小到0的反向电压Uc称为截止电压。如果施加反向电压，在光电管两极间形成使电子减速的电场，电流有可能为0。 ①截止电压的存在意味着光电子具有一定的初速度，初速度的上限νc应该满足以下关系： ②不同频率的光照射同一种金属，截止电压不同；同种频率的光即使强弱不同照射同一种金属，截止电压也相同。即将截止电压与光的频率有关与光的强弱无关。 正向电压 反向电压 二.光电效应的实验规律 4.光电效应具有瞬时性 当频率超过截止频率νc时，无论入射光怎样微弱，照到金属时会立即产生光电流。（t<10-9s） 例1.在演示光电效应实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用紫外线灯照射锌板时，验电器的指针张开一个角度，如图所示，下列说法正确的是( ) A.验电器的指针带正电 B.若仅增大紫外线的频率，则锌板 的逸出功增大 C.若仅增大紫外线灯照射的强度， 则单位时间内产生的光电子数减少 D.若仅减小紫外线灯照射的强度， 则可能不发生光电效应 A 例2.用如图所示的装置研究光电效应现象，当用某种频率的光照射到光电管上时，电流表的读数为I.则（ ） A.将开关S断开，也会有电流流过电流表 B.将变阻器的触点c向a移动，光电子到 达阳极时的速度必将变小 C.如果减小入射光的光强，光电管中可能 不会有光电子产生 D.如果将电池极性反转，光电管中可能 不会有光电子产生 A 三.光电效应经典解释中的疑难 这表明金属表面层内存在一种力，阻碍电子的逃逸。电子要从金属中挣脱出来，必须获得一些能量，用以克服这种阻碍做功。 1.逸出功：要使电子脱离某种金属原子，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。 电子要想从金属原子中脱离，至少要吸收W0的能量。如下表所示，不同种类的金属，逸出功的大小不相同。 三.光电效应经典解释中的疑难 当光照射金属表面时，电子会吸收光的能量。若电子吸收的能量超过逸出功，电子就能从金属表面逸出，这就是光电子。光越强，逸出的电子数越多，光电流也就越大。这些结论与实验相符。但是，按照光的电磁理论，还应得出如下结论： 2.光电效应的经典电磁理论解释 ①不管光的频率如何，只要光足够强，电子都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，所以截止电压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，电子需要几分钟到十几分钟的时间才能获得逸出表面所需的能量，这个时间远远大于实验中产生光电流的时间。 这些结论都与实验结果相矛盾。光电效应中的一些重要现象无法用经典电磁理论解释，这引发了物理学家们的认真思考。 四.爱因斯坦的光电效应理论 1.光子说：光本身就是由一个个不可 分割的能量子组成的，频率为v的光的 能量子为hv，其中，h为普朗克常量。 这些能量子后来称为光子。 2.光电效应方程： Ekm为最大初动能： ，并不是所有光电子脱离金属原子时动能都是Ekm。 W0是逸出功： ，即电子脱离金属原子表面所需做的最小的功。 四.爱因斯坦的光电效应理论 3.光电效应方程对光电效应的解释： ①只有当hv> W0时， 即v> vc时，光电子