第四章 1 第一节 光电效应-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修3同步课堂高效讲义教师用书（粤教版）

第一节　光电效应 【核心素养目标】 物理观念 知道光电效应、光电子的概念；熟悉光电效应的实验规律。 科学思维 认识经典电磁理论解释光电效应遇到的困难，思考应如何解释光电效应现象。 科学探究 能用控制变量法来探究光电效应的规律，培养探究意识，提高实验能力。 知识点一　光电效应 如图所示，取一块锌板，用砂纸将其一面用力摩擦，去掉表面的氧化层，连接在验电器上。请思考： (1)用弧光灯照射锌板，发现验电器箔片张开，这说明了什么？ (2)若已知锌板带正电，这说明紫外线照射锌板后发生了什么现象？ 提示：(1)说明锌板带电了。 (2)弧光灯发出的紫外线照射到锌板上，在锌板表面发射出光电子，从而使锌板带上了正电。 1．光电效应：金属在光的照射下发射电子的现象被称为光电效应。 2．光电子：光电效应中发射出来的电子被称为光电子。 3．光电流：如图所示，阴极发射的光电子受到正向电压U加速，被阳极收集，在回路中形成电流，称为光电流。 1．(2023·广东深圳高二期末)如图所示，用导线把验电器与锌板相连接，当用紫外线照射锌板时，验电器两金属箔片张开，用带负电的导体棒接触锌板，又可观察到验电器两金属箔片张角变小，其原因是(　　) A．紫外线电离空气，使锌板带正电 B．紫外线自身带微量正电荷 C．锌板发生光电效应，释放出了正的光电子 D．锌板表面射出电子，锌板和两金属箔片均带正电 D　[当用紫外线照射锌板时，锌板发生光电效应，锌板缺少电子带正电，与锌板导线相连的验电器也带上正电，当用带负电的导体棒接触锌板，发生电中和，带电量减少，从而使验电器两金属箔片张角变小，故选D。] 2．如图为光电管电路的示意图，在光电管电路中，下列说法错误的是(　　) A．能够把光信号转变为电信号 B．电路中的电流是由光电子的运动形成的 C．光照射到光电管的A极产生光电子并飞向K极 D．光照射到光电管的K极产生光电子并飞向A极 C　[在光电管中，当光照射到阴极K时，发射出光电子，被A极的正向电压吸引而飞向A极，形成光电流，使电路导通，实现光电转换，故A、B、D正确，C错误。] 3．光电管是一种利用光电效应制成的光电器件，关于光电管，下列说法正确是(　　) A．光电管的玻璃壳内密封有惰性气体 B．阴极表面通常涂有碱金属，比较容易在光的照射下发射电子 C．阴极在光的照射下发射的电子在电场力的作用下做减速运动 D．如果将电源正负极对调，则回路中一定不能形成光电流 B　[光电管的玻璃壳内为真空，A错误；碱金属对电子的束缚能力比较弱，比较容易在光的照射下发射电子，B正确；电压为正向电压，电子在电场中做加速运动，C错误；电源正负极互换后，电子在电场力作用下做减速运动，但仍可能运动到阳极，形成光电流，D错误。] 1．光电效应现象 (1)光电效应中的光包括不可见光和可见光。 (2)光电子：光电效应中发射出来的光电子，其本质还是电子。 2．光电管 (1)结构：由真空玻璃壳内的阴极和阳极组成。阴极表面涂有锂、铯等碱金属，碱金属对电子的束缚能力较弱。 (2)作用：光照射阴极，发生光电效应，产生的电子被阳极收集，在回路中形成光电流。这样，光电管把光信号变成电信号。 知识点二　光电效应的实验规律 如图是研究光电效应的电路图。 (1)滑片滑到最左端时，电流表的示数不是0，说明什么？ (2)闭合开关，滑片向右移动时，电流表示数逐渐减小，原因是什么？ (3)滑片向右移动时，电压表示数大于等于1.7 V时，电流表示数为0，则光电子中具有的最大初动能是多少？ 提示：(1)说明发生了光电效应。 (2)光电管电压为反向电压，光电流逐渐减小，说明金属中逸出电子的初动能不同。 (3)由动能定理得Ek＝eUc＝1.7 eV。 1．光电效应的实验规律 (1)截止频率：对于每一种金属，只有当入射光频率大于某一频率ν0时，才会产生光电流，我们将这个频率称为截止频率，其对应的波长称为截止波长。 (2)遏止电压：在强度和频率一定的光照射下，回路中的光电流将会随着反向电压的增加而减小，并且当反向电压达到某一数值时，光电流将会减小到零。我们把这时的电压称为遏止电压，用符号Uc表示。 (3)遏止电压的相关因素：遏止电压只与入射光的频率有关，而与入射光的强度无关。 2．经典电磁理论解释的困难 根据经典电磁理论，只要入射光的强度足够强，任何频率的入射光都应该能够产生光电子，光电子的初动能也应该由入射光的强度决定。但是实验结果却表明，每种金属都对应有一个不同的截止频率，而且遏止电压只与入射光的频率有关，与入射光的强度无关。由此可见，经典电磁理论在解释光电效应实验时遇到了根本性的困难。 【判断正误】 1．任何频率的光照射到金属表面都可以发生光电效应。(＋＋＋×－－－) 2．金属表面是否发生光电效应与入射光的强弱有关。(＋＋＋×－－－)