第四章 第一节 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全书word（粤教版）

[本章学业要求] 物理观念:能了解光电效应现象和爱因斯坦光电效应方程的内涵,了解光和实物粒子的波粒二象性,了解微观世界的量子化特征;能解释光电效应在生产生活中的应用.具有与波粒二象性相关的物质观念、相互作用观念和能量观念. 科学思维:知道描述微观世界需要不断建构物理模型;能根据实验结论分析光的波粒二象性;能通过证据说明实物粒子具有波动性;能对已有结论提出质疑. 科学探究:能根据光电效应实验现象提出问题;能观察光电效应实验,收集数据;能分析数据,发现规律,形成合理的结论;能完成与波粒二象性有关的科技论文,有提交给有关科技杂志的意识. 科学态度与责任:能体会量子论的建立对人们认识物质世界的影响,了解人类认识自然的局限性与不断探索自然的必要性;具有认识自然、理解自然的热情与探索精神;能站在更高层面理解科学、技术、社会、环境的相互联系,具有尊重自然、爱护自然,与自然协调发展的责任心和使命感. 第一节　光电效应 [课标引领] 建构核心素养 物理观念 知道光电效应以及光电效应的实验规律,知道光电子、光电流、截止频率和遏止电压的概念 科学思维 理解光电效应与电磁理论的矛盾,掌握光电效应的实验规律并能解释相关现象.提高分析问题、解决问题的能力 科学探究 通过对光电效应实验规律的探究,揭示实验规律,学会与他人合作交流,培养探究意识,提高实验能力 科学态度与责任 通过解释光电效应的规律,培养探索科学的兴趣 一、光电效应现象　光电效应的实验规律 如图所示,取一块锌板,用砂纸将其一面擦一遍,去掉表面的氧化层,连接在验电器上.请思考: (1)用弧光灯照射锌板,发现验电器箔片张开,这说明了什么? (2)若已知锌板带正电,这说明紫外线照射锌板后发生了什么现象? 答案:(1)说明锌板带电了. (2)弧光灯发出的紫外线照射到锌板上,在锌板表面发射出光电子,从而使锌板带上了正电. 1.光电效应 金属在光的照射下发射电子的现象被称为光电效应. 2.光电子 光电效应中发射出来的电子称为光电子. 3.光电流 如图所示,阴极发射的光电子受到正向电压U加速,被阳极收集,在回路中形成电流,称为光电流. 4.光电效应的实验规律 (1)实验现象和规律. ①饱和电流. 在光照条件不变的情况下,光电流的大小随着正向电压的增大而增大,当正向电压增加到一定值时,光电流大小不再变化,达到饱和.饱和电流的大小与入射光的强度成正比. ②截止频率(截止波长). 当入射光的频率比较低时,无论入射光强度多大,照射时间多长,光电管都没有光电流产生.对于每一种金属,只有当入射光频率大于某一频率ν0时,才会产生光电流.我们将这个频率称为截止频率,其对应的波长称为截止波长. (2)遏止电压与光电子的最大初动能. ①遏止电压. 在强度和频率一定的光照射下,回路中的光电流将会随着反向电压的增加而减小,当反向电压达到某一数值时,光电流将会减小到零.这时的电压称为遏止电压,用符号Uc表示. ②最大初动能. 根据能量守恒定律,遏止电压Uc与光电子最大初动能满足的关系为 m=eUc. (3)遏止电压只与入射光的频率有关,而与入射光的强度无关.遏止电压对应光电子的最大初动能,因此光电子的最大初动能只与入射光的频率有关. 二、经典电磁理论解释的困难 1.经典电磁理论只能部分地解释光电效应 在光的照射下,金属内部的电子受到电磁波的作用做受迫振动,光的强度越强,电磁波的振幅越大,对电子的作用越强,电子振动得越厉害,因而,电子就越容易从物体内部逃逸出来.单位时间到达阳极的光电子数目也就随之增多,光电流就会增大. 2.经典电磁理论在解释光电效应实验时的困难 根据经典电磁理论,只要入射光的强度足够强,任何频率的入射光都应该能够产生光电子,光电子的初动能也应该由入射光的强度决定.但是实验结果却表明,每种金属都对应有一个不同的截止频率,而且遏止电压只与入射光的频率有关,与入射光的强度无关.由此可见,经典电磁理论在解释光电效应实验时遇到了根本性的困难. 1.判断正误 (1)金属表面是否发生光电效应与入射光的强弱有关.(　×　) (2)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)同种金属的遏止电压都是一样的.(　×　) (4)经典电磁理论只能部分解释光电效应.(　√　) 2.如图所示,当光照射到光电管的阴极K时,电路中产生的电流流过电流表G的方向是什么?若照射光的频率增大,强度不变,电流表G的读数将如何变化? 解析:光照射到光电管的阴极K时,发出的光电子从阴极K移动到阳极A,则流过电流表的电子方向为由b流向a,则电子的流动方向是b→G→a,则电路中产生的电流流过电流表G的方向是由a流向b;若照射光的频率增大,强度不变,则单位时间内逸出的光电子数减少,则电流表G的读数减小. 答案:由a流向