4.2光电效应 讲义-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

原子物理1 一、光电效应 （1）定义： 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。 （2）光电子：光电效应中发射出来的电子。 （3）研究光电效应的电路图(如图)： （4）光子说 在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光的能量子，简称光子，光子的能量ε＝hv。其中h＝6.63×10－34J·s。(称为普朗克常量) （5）爱因斯坦光电效应方程 ① 表达式：Ek＝hν－W0 ② 物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后光电子的最大初动能Ek＝mev2 ③ 逸出功W0：使电子脱离某种金属所做功的最小值。 ④ 最大初动能：发生光电效应时，金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值。 （6）光电效应规律 ① 对光电效应的四点提醒 1. 能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率。 2. 光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光。 3. 逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关。 4. 光电子不是光子，而是电子。 ② 两条思路 ② 两条对应关系 1. 光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流大； 2. 光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大。 （7）光电效应中的五组概念 ① 光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子。光子是光电效应的因，光电子是果。 ② 光电子的动能与光电子的最大初动能：光照射到金属表面时，电子吸收光子的全部能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功的情况，才具有最大初动能。光电子的初动能小于等于光电子的最大初动能。 ③ 光电流和饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。 ④ 入射光强度与光子能量：入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量。而光子能量ε＝hν。 ⑤ 光的强度与饱和光电流：饱和光电流与入射光强度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的，对于不同频率的光，由于每个光子的能量不同，饱和光电流与入射光强度之间没有简单的正比关系。 【例1】下列说法是否正确，正确的画“√”，错误的画“×”。 (1)只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应。(　　) (2)光电子就是光子。(　　) (3)极限频率越大的金属材料逸出功越大。(　　) (4)从金属表面出来的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小。(　　) (5)入射光的频率越大，逸出功越大。(　　) 【例2】（多选）在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是(　 　) A.增大入射光的强度，光电流增大 B.减小入射光的强度，光电效应现象消失 C.改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应 D.改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大 (多选)在【例2】中，现改为频率为ν′的另一单色光照射该金属表面，下面说法正确的是(　 　) A.如果ν′＞ν，能够发生光电效应 B.如果ν′＜ν，不能够发生光电效应 C.如果ν′＞ν，逸出功不变 D.如果ν′＞ν，逸出光电子的最大初动能不受影响 【变式1】 1. (多选)关于光电效应的产生以及现象，下列描述正确的是(　 　) A.逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大 B.对某金属来说，入射光波长必须大于一极限值，才能产生光电效应 C.产生光电效应时从金属表面逸出的所有光电子的动能都相同 D.一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，一定是入射光的光子能量太小 2. 用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果光的频率不变，而减弱光的强度，则(　 　) A．逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能不变 B．逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能减小 C．逸出的光电子数不变，光电子的最大初动能减小 D．光的强度减弱到某一数值，就没有光电子逸出了 3.（多选）下列对光电效应的理解，正确的是(　 　) A．金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属 B．若入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应 C．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大 D．由