4.2光电效应 课件-2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

第四章　原子结构和波粒二象性 第二节　光电效应 高二物理组　　吕老师 爱因斯坦 学习目标： 1.知道光电效应中截止频率的概念及光电效应与光的电磁理论的矛盾．2．知道光子说及其对光电效应的解释．3．掌握爱因斯坦光电效应方程并会用它来解决简单问题．4．了解康普顿效应及其意义．5．了解光的波粒二象性. 思考与讨论: 问题导入 把一块锌板连接在验电器上，并使锌板带负电，验电器指针张开。用紫外线灯照射锌板，观察验电器指针的变化。这个现象说明了什么问题？ 问题导入 实验现象： 用紫外线灯照射后，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。这意味着，紫外线会让电子从锌板表面逸出。 阅读课本Ｐ71—79，完成导学案8min 光电效应的实验规律 （1）当入射光频率减小到某一数值c 时，A、K 极板间不加反向电压，光电流也为0（无光电子）。频率c即为截止频率！ 1.存在截止频率（极限频率） （2）当入射光频率低于截止频率时，不管光照多强，金属都不会发生光电效应！ 金属要发生光电效应必须满足入射光频率大于截止频率，与入射光强弱无关。 （3）不同金属的截止频率不同，截止频率与金属自身的性质有关。 光电效应的实验规律 2.存在饱和电流 （2）在光的频率（颜色）不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大，单位时间内发射的光电子数越多。（如图中所示之黄光） （1）光照不变，增大UAK，G 表中电流达到某一值后不再增大，光电流趋于达到一个饱和值。（如图所示） 光电效应的实验规律 （1）当K、A间加反向电压，光电子克服电场力作功，当电压达到某一值Uc时，光电流恰为0，Uc称遏止电压。 3.存在遏止电压（截止电压） （2）对于一定频率(颜色)的光, 无论光的强弱如何, 遏止电压是一样的; 光的频率 改变，遏止电压也会改变。（如图所示） 遏止电压 4.具有瞬时性：发生光电效应时，会立即产生光电流。 光电效应的实验规律 电磁理论遇到困难 U I：光电流 0 UC 截止频率 饱和电流 截止电压 1）.矛盾之一:遏止电压由入射光频率决定,与光的强弱无关 按光的电磁理论,光越强,光电子的初动能应该越大,所以遏止电压应与光的强弱有关,而光电效应实验表明:遏止电压由入射光的频率决定,与光强无关。 2）.矛盾之二:存在截止频率 按光的电磁理论,不管光的频率如何,只要光足够强,电子都可获得足够的能量从而逸出表面,不应存在截止频率。而实验表明:不同金属有不同的截止频率,入射光频率大于截止频率时才会发生光电效应。 3）.矛盾之三:具有瞬时性 按光的电磁理论,如果光很弱,电子需几分钟到十几分钟的时间才能获得逸出表面所需的能量。而实验表明:无论入射光怎样微弱,光电效应几乎都是瞬时的。 爱因斯坦的光电效应理论 1.光是由一个个不可分割的能量子组成的。光子能量为hv 2.电子一次只能吸收一个光子，而且不能累积吸收，吸收一个光子后没有使电子跑出来立刻把吸收的光子辐射出去。 4.光强度大，则说明光子数目多，在能发生光电效应的前提下，则释放的光电子也多所以光电流也大。 3.电子只要吸收一个大于极限频率的光子就可以从金属表面逸出，所以不需时间的累积。 光电效应方程 EK=hv-w0 ——光电子最大初动能 —————金属的逸出功 W0 金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hv，一部分大小为W0的能量被电子用来脱离金属，剩下的是逸出后电子的初动能， 通过这个方程爱因斯坦完美的解释了光电效应实验的规律。 电子脱离金属所做的最小功 爱因斯坦对光电效应实验规律的解释 截止频率的解释 当电子被光照射时，一个电子只能吸收一个光子的能量，也就是hv的能量。 hv>W0 →产生光电效应 hv<W0 →无光电效应 hv=W0 → 就是极限频率 截止电压的解释 EK=hv-w0 遏 止 电 压 EK只与入射光的频率有关 　　截止电压Uc只与入射光的频率有关，与光强无关。 爱因斯坦对光电效应实验规律的解释 D 练习 D C 练习 B 练习 5．(光电效应方程的理解和应用)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 练习 Ａ 康普顿效应和光子的动量 1918〜1922年，美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应 1.