4.2 光电效应（教学课件）-【上好课】高中物理同步高效课堂（人教版2019选择性必修第三册）

第2节 光电效应 第四章 人教版 选择性必修第三册 光电效应的实验规律 01 光电效应经典解释中的疑难 02 爱因斯坦的光电效应理论 03 康普顿效应和光子的动量 04 光的波粒二象性 05 CONTENTS 目录 新课导入 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？ 实验现象：锌板带负电，用紫外线灯照射后，验电器张开的指针夹角会变小。这意味着，紫外线会让电子从锌板表面逸出。 光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象。 光电子：光电效应现象中从金属表面逸出的电子常称为光电子。 实验视频 要想进一步研究光电效应的规律，只有通过光电效应实验来研究。 想一想 光电效应的实验规律 PART 01 光电管就是利用光电效应制成的一种光学元件，它的作用是把光信号转变为电信号。 光电管 研究光电效应中电子发射的情况与照射光的强弱、光的颜色(频率)等物理量间的关系。 窗口 2、光电效应的实验装置 ⑴阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极。 ⑵K在受到光照时能够发射光电子 ⑶阳极A吸收阴极K发出的光电子，形成光电流，光电流越大，说明光电效应越强。 I 阴极K与阳极A之间电压U的大小可以调整，电源的正负极也可以对调。右图中所加的电压为正向电压，即A极的电势高于K极的电势。光电子从阴极K逸出后，在AK之间被电场加速。 1、实验目的 光电效应的实验 实验视频 →跟材料有关 （1）当入射光的频率减小到某一数值νc时，光电流消失，这表明已经没有光电子了，νc称为截止频率或极限频率。即入射光的频率必须高于截止频率νc才能发生光电效应。 （2）不同金属的截止频率νc 不同，即截止频率与金属自身的性质有关。 ①当入射光频率 ν > νc 时，电子才能逸出金属表面； ②当入射光频率 ν < νc 时，无论光强多大也无电子逸出金属表面。 3、存在截止频率（极限频率）νc 光电效应的产生条件 4、存在饱和电流 在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流趋于一个饱和值。 这说明，在一定的光照条件下，单位时间内阴极K发射的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，这时即使再增大电压，电流也不会增大。 4、存在饱和电流 　 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(颜色)的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。（饱和电流与入射光的强度有关其实是与光子数有关） 4、存在饱和电流 饱和光电流 施加反向电压 5、存在遏止电压Uc － + + + + + + 一 一 一 v 加反向电压，如右图所示： 光电子作减速运动。若速率最大的记为vC 最大的初动能 U=0时，I≠0， 因为电子有初速度 则I=0，式中UC为遏止电压 E E U F K A 速率最大的是 vc 拥有最大初动能（能量）的光电子到达A极时，动能刚好减小为零，而动能的改变是由于电场力做功： 遏止电压Uc 反向电压增加，光电流减小。光电流减小到0的反向电压Uc称为遏止电压。 　 　 　 使光电流减小到0的反向电压UC称为遏止电压。 ①对于同一种颜色（频率）的光，无论光的强弱如何，遏止电压都一样 ②光的频率发生变化时，遏止电压也会发生变化。 ③这表明光电子的能量（动能）只与入射光的频率有关。而与入射光的强弱无关 最大初动能 遏止电压Uc 最大初动能 实验结果：即使入射光的强度非常微弱，只要入射光频率大于被照金属的截止频率，电流表指针也几乎是随着入射光照射就立即偏转。 更精确的研究推知，光电子发射所经过的时间不超过10－9 s（这个现象一般称作“光电子的瞬时发射”）。 6、光电效应具有瞬时性 【例题】在演示光电效应实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用紫外线灯照射锌板时，验电器的指针张开一个角度，如图所示，下列说法正确的是（ ） A.验电器的指针带正电 B.若仅增大紫外线的频率，则锌板的逸出功增大 C.若仅增大紫外线灯照射的强度，则单位时间内产生的光电子数减少 D.若仅减小紫外线灯照射的强度，则可能不发生光电效应 A 小试牛刀 【例题】图甲是光电效应的实验装置，图乙是光电流与加在阴极K和阳极A上的电压的关系。根据乙图中的曲线，可知（　　） A.在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大 B.对某种确定的金属来说，其遏止电压只由入射光的频率决定 C.遏止电压越大，说明从该金属中逃出来的光电子的最大初动能越大 D. 只要增大电压，光电流就会一直增大 AC 小试牛刀 光电效应经典解释中的疑难 PART 02 不同种类的金属，其逸出功的大小