第四章 2 光电效应-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第三册同步全程学习课件PPT（人教版） 

2　光电效应 [定位·学习目标] 1.通过实验,了解光电效应现象及其实验规律。 2.知道爱因斯坦光电效应方程及其意义,并能应用爱因斯坦光电效应方程解释相关规律。 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。 探究·必备知识 知识点一　光电效应的实验规律 1.光电效应定义 照射到金属表面的光,能使金属中的 从表面逸出的现象。 2.光电子 光电效应中发射出来的 。 3.光电效应的实验规律 (1)存在截止频率:当入射光的频率减小到某一数值νc时,光电流 ,表明已经没有 了,νc称为截止频率。这就是说,当入射光的频率低于 时不发生光电效应。 电子 电子 消失 光电子 截止频率 (2)存在着 电流:入射光强度一定,单位时间内阴极K发射的光电子数一定。入射光越强,饱和电流 ,表明入射光越强,单位时间内发射的光电子数 。 (3)存在遏止电压:施加反向电压,使光电流减小到0的 Uc称为遏止电压。 (4)光电效应具有瞬时性:当频率超过截止频率νc时,光电效应几乎是 发生的。 饱和 越大 越多 反向电压 瞬时 (教材第71页“问题”改编)一验电器与锌板相连,如图所示,用一紫外线灯照射锌板,关灯后,验电器指针保持一定偏角。请思考: (1)在研究光电效应实验中,利用紫光照射锌板,无论光的强度如何变化,验电器都有张角,而用红光照射锌板,无论光的强度如何变化,验电器总无张角,这说明了什么? 答案:(1)说明存在截止频率,紫光的频率大于截止频率,红光的频率小于截止频率。金属能否发生光电效应,取决于入射光的频率,与入射光的强度无关。 (2)发生光电效应时,电路中饱和电流的大小取决于入射光的强度,这种说法对吗? 答案:(2)对,在发生光电效应的条件下,入射光强度越大,饱和光电流越大。 (3)用光照射光电管且能产生光电效应,如果给光电管加上反向电压,光电管中就没有电流了吗? 答案:(3)由于光电子具有一定的初速度,当所加的电压较小时,光电管中仍然有电流,当所加电压大于或等于遏止电压时,电路中无电流。 知识点二　光电效应经典解释中的疑难 1.逸出功 使电子脱离某种金属,需要外界对它做功的 ,叫作这种金属的逸出功,用W0表示,不同金属的逸出功 。 2.电磁理论能解释的实验结果 (1)光电效应的产生:当光照射金属表面时,电子会吸收 的能量。若电子吸收的能量超过 ,电子就能从金属表面 ,这就是光电子。这样便产生了光电效应。 (2)光越强,逸出的电子数越 ,光电流越 。 最小值 不同 光 逸出功 逸出 多 大 3.光电效应经典解释中的疑难 (1)存在截止频率:按照光的经典电磁理论,不管入射光的频率如何,只要光足够强,电子都可以获得足够的能量从而 ,不应存在截止频率。 (2)遏止电压与光强无关:光越强,电子可获得更多的能量,光电子的最大初动能也应该 ,所以遏止电压应与光强有关。 (3)光电效应是瞬时的:电子要从金属表面逸出,需要积累能量的时间,但光电效应的发生几乎是瞬时的。 逸出表面 越大 知识点三　爱因斯坦的光子说及光电效应方程 1.光子说 为了解释光电效应,必须假定电磁波本身的能量也是 的,即认为光本身就是由一个个不可分割的 组成的,频率为ν的光的能量子为 ,这些能量子称为光子。 2.爱因斯坦光电效应方程 (1)表达式: =Ek+W0或Ek= -W0。 不连续 能量子 hν hν hν (2)物理意义:当光子照射到金属上时,它的能量可以被金属中的某个电子 ,金属中的电子吸收一个光子获得的能量是 ,在这些能量中,一部分大小为W0的能量被电子用来 ,剩下的是逸出后电子的 。 全部吸收 (2)该方程还表明,光电子的最大初动能Ek与入射光 有关,而与光的 无关。 hν 脱离金属 初动能 频率ν 强弱 (3)电子 吸收光子的全部能量, 积累能量的时间,光电流自然几乎是瞬时产生的。 (4)对于同种频率的光,光较强时,单位时间内照射到金属表面的 较多,照射金属时产生的 较多,因而饱和电流较大。 一次性 不需要 光子数 光电子 如图所示,当开关S断开时,用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极,发现电流表读数不为零。合上开关,调节滑动变阻器,发现