第6章 第1节 光电效应及其解释-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修第三册同步课堂高效讲义教师用书（鲁科版2019）

第1节　光电效应及其解释

【核心素养目标】

一、光电效应

光电效应现象及实验规律

(1)光电效应现象：物理学中，在光的照射下电子从物体表面逸出的现象。逸出的电子称为 光电子。

(2)光电效应的实验规律

①发生的条件：每一种金属对应一种光的最小频率，又称极限频率。只有当光的频率大于或等于这个最小频率时，才会产生光电效应。当光的频率小于这个最小频率时，即使增加光的强度或照射时间，也不能产生光电效应。

②从光照射到金属表面至产生光电效应的时间间隔很短，通常可在10－9 s内发生光电效应。

③产生光电效应时，在光照强度不变的情况下，光电流随电压的增大而增大，当电流增大到一定值后，即使电压再增大，电流也不再增加，达到一个饱和值，即为饱和电流。如果施加反向电压，在电压较低时也还有光电流，只有当反向电压大于某一值时，光电流才为零，这一电压值称为 遏止电压。

④在光频率不变的情况下，入射光越强，单位时间内逸出的电子数越多，饱和电流越大；

遏止电压Uc与光电子的最大初动能有关。

二、光电效应的解释及应用

1．光子说：看似连续的光实际上是由个数有限、分立于空间各点的光子组成的，每一个光子的能量为hν(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s，ν是光的频率)。光在发射和吸收时能量是一份一份的。

2．光电效应方程

(1)表达式：hν＝W＋mv2。

(2)物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量一部分用于克服金属的逸出功，剩下的表现为电子逸出后的最大初动能。

学生用书第100页

3.光电现象的应用：光电开关、光电成像。

三、光的波粒二象性

1．光具有波粒二象性：光子既有粒子的特征，又有波的特征。

2．光波是一种概率波。

3．光的波动性和粒子性不是均衡表现的，有时波动性表现得比较明显，有时粒子性表现得比较明显。

1．判断正误

(1)光电效应实验中光照时间越长光电流越大。(　×　)

(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关。(　√　)

(3)遏止电压与光电子最大初动能满足eUc＝mv的关系式。(　√　)

(4)爱因斯坦发展了普朗克的能量不连续思想，提出了光量子的概念。(　√　)

(5)光子通过狭缝后落在亮纹处的概率较小。(　×　)

(6)光的波动性和粒子性是统一的，光具有波粒二象性。(　√　)

2．链接实景

如图所示，把一块锌板连接在验电器上，用紫外线灯照射锌板，观察到验电器的指针发生了变化，这说明锌板带了电。你知道锌板是怎样带上电的吗？

提示：　锌板在紫外线灯的照射下发生了光电效应，发射出光电子，因此锌板会显示正电性，验电器会因带正电荷而使金属箔片张开一定角度。

知识点一　光电效应的规律与解释

如图是研究光电效应的实验电路。

(1)某单色光照射到金属表面上结果没有光电子逸出，请思考：我们应如何操作才能使该金属发生光电效应呢？增大入射光频率还是增大入射光强度？

(2)光电流的强度与入射光的强度一定成正比吗？

提示：　(1)增大入射光频率，使其高于该金属的极限频率。

(2)不一定。光电流未达到饱和值之前其大小不仅与入射光的强度有关，还与光电管两极间的电压有关，只有用相同频率的光产生的饱和光电流才与入射光的强度成正比。

1．爱因斯坦光子理论对光电效应的几个解释

(1)解释极限频率的存在：