6.1 光电效应及其解释 课件-2022-2023学年高二下学期物理鲁科版（2019）选择性必修第三册

第六章 波粒二象性 鲁科版2019选择性必修三 第1节光电效应及其解释 思考：光究竟是什么？ 新课引入 ★牛顿的微粒说 ★惠更斯的波动说 ★麦克斯韦的电磁说 用弧光灯照射擦得很亮的锌板，(注意用导线与不带电的验电器相连），使验电器张角增大到约为 30度时，再用与丝绸摩擦过的玻璃棒去靠近锌板，则验电器的指针张角会变大。 表明锌板在射线照射下失去电子而带正电 一、光电效应 二、二、光电效应的实验规律 1、用不同频率的光照射阴极，并调节光的强度，发现只有某些频率的光可以产生光电效应，不能产生光电效应时，增大光的强度也无效。 这个实验现象说明什么？ 存在极限频率 极限频率与什么因素有关呢？ 2、保持光的强度不变，调节滑动变阻器，逐渐提高电压，观察到光电流随电压增大而增大，但是增到某一值后，不再随电压升高而变化。这一实验现象说明什么？ 存在饱和电流 饱和电流的大小与哪些因素有关？ 3、把电源正负极对调，调节滑动变阻器使光电管的电压逐渐增大，实验发现当电压大于某一值时，光电流减为零。这一实验现象说明了什么？ 存在遏止电压 遏止电压的大小与什么因素有关？ 知识梳理 1.存在极限频率（截止频率） 任何一种金属，都存在极限频率ν0，只有当入射光频率ν>ν0时，才能发生光电效应. 3.光电效应的发生时间：几乎是瞬时发生的。 2.存在饱和电流 当入射光频率ν>ν0时，光电流随入射光强度的增大而增大。 4.存在遏制电压 光电子的最大初动能Ekm与入射光强度无关，只随入射光频率的增大而增大。 爱因斯坦的光子说和光电效应方程 1.光子说(爱因斯坦于1905年提出) 光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成，光的这些能量子叫做光子。即:E＝hν ，ν 表示光的频率，h 叫普朗克常量， h＝6.63×10-34焦耳·秒 光子能量 逸出功 最大初动能 光电效应方程 三、对光电效应的解释 为什么存在极限频率？ 为什么存在饱和电流？ 为什么存在遏止电压？ 为什么可以瞬间完成？ 例1利用光电管研究光电效应实验如图所示，用频率为ν的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则(　　) A．用紫外线照射，电流表不一定有电流通过 C．用频率为ν的可见光照射K，当滑动变 阻器的滑动触头移到A端时，电流表中一定无电流通过 D．用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动 触头向B端滑动时，电流表示数可能不变 典型例题 例2（2016新课标I）现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。下列说法正确的是__________。 A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大 B．入射光的频率变高，饱和光电流变大 C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大 D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生 E．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关 例3如图所示，当电键K断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零．合上电键，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零．当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零．由此可知阴极材料的逸出功为(　　) A．1.9 eV　　　　B．0.6 eV C．2.5 eV D．3.1 eV 例4.光电效应实验装置示意如图所示．用频率为ν的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应．换用同样频率ν的强激光照射阴极K，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在K、A之间就形成了使光电子减速的电场．逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是(其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电荷量)(　　) 康普顿效应 光的色散现象很常见。按照波动理论，色散光和入射光的频率应该是一致的。但是康普顿研究X射线通过石墨等物质时，散射射线中有其他波长的X射线，这个现象成为康普顿效应。 如何解释这一现象呢？ 光的波粒二象性 光到底是什么？ 哪些现象说明光具有波动性？ 哪些现象说明光具有粒子性？ 什么时候呈现波动性？什么时候呈现粒子性？ 例5．关于光的本性，下列说法中正确的是(　　) A．关于光的本性，牛顿提出“微粒说”．惠更斯提出“波动说”，爱因斯坦提出“光子说”，它们都说明了光的本性 B．光具有波粒二象性是指：既可以把光看成宏观概念上的波，也可以看成微观概念上的粒子 C．光的干涉、衍射现象说明光具有波动性 D．光电效应说明光具有粒子性 例6.科学研究证明，光子有能量也有动量，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子．假设光子与电子碰撞前的波长为λ，碰撞后的波长为λ′，则碰撞过程中(　　)