第四章 2. 光电效应-【考点同步解读】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第三册（人教版）

第四变 原子结构和波粒二象性 第15讲 光电效应 高考要求学业标准，考情分析 ©考点分布⊙ ⊙学科素养© ©命题趋势⊙ 1.光电效应的实验规律.（★★★） 本讲是学业水平等级性考试对 2.光电效应经典解释中的疑难.（★） 物理观念 近代物理命题的热点之一，主要考查 3.爱因斯坦的光电效应理论.（★★★★） 光电效应的规律，爱因斯坦光电效应 章 4.康普顿效应和光子的动量，（★★） 科学思雏 方程的应用，偶尔考光子的动量，一 第 5.光的波粒二象性.（★） 般为选择题，分值为4分左右. 第 考点分类考点透析·典例副析 章 考点1光电效应的实验规律 核心总结· 1.光电效应现象 19世纪中后期，麦克斯韦和赫兹先后从理论和实验上确认了光的电磁波本质，同时赫兹 最早发现了光电效应， 模 块 (1)实验现象：如图15-1所示，用紫外线灯照射带负电的锌板，验电器张开的指针夹角会 变小，说明锌板带的负电荷变少了，进一步说明锌板在光的照射下失去电子 答 (2)定义：在光的照射下金属表面逸出电子的现象，称为光电效应，发射出来的电子称为 光电子 批射后 光克 照射前 图15-1 1图15-2 2.光电效应的实验规律 (1)研究光电效应的实验：如图15-2所示，加在阴极K与阳极A之间的电压大小可以调 节，电源正负极可以对调.当S闭合，S断开时，阳极A接在电源正极，阴极K接在电源负极， 在阳极和阴极之间的空间产生由阳极指向阴极的电场，光电管阴极产生的光电子受到指向阳 极的电场力作用而向阳极加速运动，这时加在光电管上的电压叫正向电压：反之，S断开，S 139 考点同步解读 高中物理选择性必修第三册利 闭合时所加电压为反向电压，光电子向阳极做减速运动.当滑动变阻器的滑片向右滑动时加 在光电管两端的电压（不管是正向电压还是反向电压）增大，向左滑动时电压减小 加正向电压时，有光电子从阴极K射出并能够运动到阳极A,电流表指针会偏转，光电管 中会形成电流，这个电流就叫光电流，电流表的示数就是光电流的大小， (2)实验规律 ①存在截止频率：当入射光的频率减小到某一数值女时，光电流消失，这表明已经没有光 电子了.称为截止频率或极限频率，这就是说，当入射光的频率低于截止频率时不发生光电 章 效应 第 实验表明，不同金属的截止频率不同.换句话说，截止频率与金属自身的性质有关 章 ②存在饱和电流：在光照条件不变的情况下，随着所加电 货光（强》 压的增大，光电流趋于一个饱和值.也就是说，在电流较小时电 蓝光 三章 流随着电压的增大而增大：但当电流增大到一定值之后，即使 黄光（萌）》 电压再增大，电流也不会再进一步增大了（图15-3）. U.U. U 第 这说明，在一定的光照条件下，单位时间内阴极K发射的 图153 章 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 第五章 电压，电流也不会增大 实验表明，在光的频率不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大.这说明，对于一定频率 模 (颜色)的光，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U。称 为遏止电压 遏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“应该满足以下关系 2mv=el. 进一步的实验表明，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.光的频率改变时，遏止电压U也会改变.这意味着，对于同一种金属，光电子的能量只 与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关。 ④光电效应具有瞬时性：当频率超过截止频率时，无论入射光怎样微弱，照到金属上时 会立即产生光电流.精确测量表明产生电流的时间很快，既光电效应几乎是瞬时发生的，不超 过109s 考题1[2021·北京大学附中期中]研究光电效应的电路如 ©难点突破© 对光电效应实验规律的理解 图15-4，当用蓝光照射阴极K时，微安表示数不为0，则以下 1.对截止频率的理解：当 说法正确的是(). 入射光频率低于截止频率时。 A.当改用黄光照射阴极K时，微安表示数一定为0 入射光照射到金属上，无论光 140 第四章 原子结构和波粒二象性 B.增大蓝光的照射强度，光电子的最大初动能一定增大 的强度多大，照射时间多长， C.当改用紫光照射阴极K时，微安表示数一定不为0 也不会有光电子逸出。 2.对饱和电流的理解 D.移动滑动变阻器滑片到合适位置，可以使微安表示数为0 (1)入射光越强，其包含 的光子数越多，照射金属时产 生的光电子就越多，在光电子 能全部到达阳极的情况下饱 和电流达到最大 (2)单位时间内发射出来 第 的光电子数由光强决定， 光电效应规律“光电流的