4.2 光电效应（第一课时）课件-2023-2024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2节 光电效应（第一课时） 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。 照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出。这个现象称为光电效应。从金属表面逸出的电子称为光电子。 一、光电效应 1.光电效应: 当光线照射在金属表面时, 金属中有电子逸出的现象, 称为光电效应。 2.光电子：在光电效应中逸出的电子称为光电子。 3.光电流：光电子定向移动形成的电流叫光电流 。 例1. 在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针就张开一个角度，如图所示，这时 ( B ) A. 锌板带正电，指针带负电 B. 锌板带正电，指针带正电 C. 锌板带负电，指针带正电 D. 锌板带负电，指针带负电 二、光电效应的实验规律 1. 研究光电效应的电路图 ①阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极。 ②K在受到光照时能够发射光电子。 ③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。 光束照在阴极K上会发生光电效应现象，但只有极少的电子能到达阳极A，电路中电流很小。为了形成较大电流，可在两极间加正向电压，大量的电子会在电场力的作用下向阳极运动。 2. 光电效应实验规律 (1)、存在截止频率 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。当入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应。 实验表明，不同金属的截止频率不同。换句话说，截止频率与金属自身有关。 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。 (2)、存在饱和光电流 （ IC ） 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。 实验表明： ① 饱和电流与入射光的强度有关，与入射光的频率无关。 ② 入射光强度越大，饱和电流越大。即单位时间内发射的光电子数越多。 ① 两极间加正向电压时，光电流随所加电压增大而增大，最终达到饱和电流IC 。 ② 两极间不加电压时，U = 0 ，但 I ≠ 0，因为电子有初速度。 ③ 两极间加反向电压时，光电子所受电场力方向与光电子速度方向相反，光电子做减速运动，能到达A极的光电子数减少，光电流减小。 (3)、存在遏止电压 当拥有最大初动能（能量）的光电子到达A极时动能刚好减小为零，此时光电流也减小为0。 使光电流减小到0的反向电压Uc称为遏止电压 由动能定理： 其中 是光电子的最大初动能 实验表明： ① 对于一定颜色(频率)的光，无论光的强弱如何，遏止电压是一样的。 ② 光的频率 改变时，遏止电压也会改变。 ③ 光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，与入射光的强弱无关。 ④ 饱和光电流强度与入射光强度成正比。 (4)、光电效应具有瞬时性 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”）。 ✮✮✮ 光电效应实验规律 （1）对于任何一种金属，都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率，才能发生光电效应，低于这个频率就不能发生光电效应； （2）发生光电效应时，入射光越强，饱和电流越大； （3）发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光的频率增大而增大； （4）入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10-9s 例2. 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 ） 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 例3. 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（　 AC 　） 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