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

4.2　光电效应 【学习目标】 1.知道光电效应现象，了解光电效应的实验规律. 2.知道光电效应与电磁理论的矛盾 3.理解爱因斯坦光子说及对光电效应的解释，会用光电效应方程解决一些简单问题． 【学习重点和难点】 1、光电效应的实验规律 2、爱因斯坦的光电效应理论　 【任务一】光电效应的实验规律 探究一：用毛皮摩擦过的橡胶棒接触锌板，使锌板带负电（注意用导线与不带电的验电器连接）用弧光灯照射锌板，你能观察到什么现象？ 阅读教材71-72页，回答问题。 1、 什么叫光电效应？ 2、 光电效应的规律有那些？ 3、 什么是截止频率？不同金属的截止频率是否相同？光电效应实验装置图 ① ② 4、 发生光电效应后，光电流与什么有关？什么叫饱和电流？ 5、当两极加的电压为0时，电路中的电流为0吗？怎样才能使电路中的电流为 0呢？黄光强 黄光弱 蓝光 6.遏止电压与最大初动能什么关系？ 例1：(2020·高二期中)下列关于光电效应的叙述不正确的是(　　) A．对任何一种金属都存在一个“极限频率”，入射光的频率必须大于等于这个频率，才能产生光电效应 B．饱和电流的大小与入射光的强度有关 C．遏止电压随入射光频率的增大而减小 D．光电效应几乎是瞬时发生的 【任务二】光电效应经典解释中的疑难 1.什么叫逸出功？不同种类的金属，其逸出功的大小是否相同？ 2.光电效应与经典电磁理论的矛盾有哪些？ 【任务三】爱因斯坦的光电效应理论 1． 什么叫光子？每个光子的能量为多少？ 2． 不同频率的光照射到同一金属表面发生光电效应时，光电子的初动能是否相同？ 3.光电子的最大初动能与入射光的频率成正比吗？爱因斯坦光电效应方程是什么？ 4.怎样得到遏止电压Uc与光频率ν和逸出功W0的关系呢？它们有什么关系？ 例2．密立根的实验目的是：测量金属的遏止电压Uc与入射光的频率ν，由此计算普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射得出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。如图所示，是根据某次实验作出的Uc­ν图像，电子的电荷量e＝1.6×10－19 C。试根据图像和题目中的已知条件，回答下列问题： (1)写出爱因斯坦光电效应方程(用Ek、h、ν、W0表示)； (2)由图像求出这种金属的截止频率νc； (3)若图像的斜率为k，写出普朗克常量h的表达式，并根据图像中的数据求出普朗克常量h。 【任务四】康普顿效应、光子的动量和光的波粒二象性 1.什么现象叫康普顿效应？什么叫光的波粒二象性？ 例3.频率为ν的光照射某金属时，产生光电子的最大初动能为Ekm。改为频率为2ν的光照射同一金属，所产生光电子的最大初动能为(h为普朗克常量)(　　) A.Ekm－hν B.2Ekm C.Ekm＋hν D.Ekm＋2hν 高考链接：(2018·全国卷Ⅱ)用波长为300 nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10－19 J．已知普朗克常量为6.63×10－34 J·s，真空中的光速为3.00×108 m·s－1.能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为(　　) A．1×1014 Hz B．8×1014 Hz C．2×1015 Hz D．8×1015 Hz 【课后练习】 1、如图甲所示，在光电效应实验中，某同学用相同频率的单色光分别照射阴极材料为锌和铜的两个不同的光电管，结果都能发生光电效应。图乙为其中一个光电管的遏止电压Uc随入射光的频率ν变化的函数关系图像。对于这两个光电管，下列判断正确的是(　　) A．光电子的最大初动能相同 B．因为材料不同，逸出功不同，所以遏止电压Uc不同 C．单位时间内逸出的光电子数一定相同，饱和电流也一定相同 D．两个光电管的Uc－ν图线的斜率可能不同 2．采用如图甲所示电路可研究光电效应规律，现分别用a、b两束单色光照射光电管，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系图像如图乙所示。 (1)实验中当灵敏电流表有示数时将滑片P向右滑动，则电流表示数一定不会____________(选填“增大”“不变”或“减小”)。 (2)照射阴极材料时，____________(选填“a光”或“b光”)使其逸出的光电子的最大初动能大。 (3)若a光的光子能量为5 eV，图乙中Uc2＝－2 V，则光电管的阴极材料的逸出功为____________eV。 1 学科网（北京）股份有限公司 $