第1、2节 光电效应 光电效应方程及其意义（课件PPT）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第三册（粤教版）

第四章 波粒二象性 第一、二节　光电效应　光电效应方程及其意义 核心素养导学 物理观念 (1)知道光电效应现象，了解光电效应的实验规律。 (2)初步了解能量子假说和光子假说。 (3)理解掌握光电效应方程。 科学思维 应用光电效应方程解决实际问题。 科学探究 通过实验了解光电效应的实验规律。 科学态度与责任 体会光电效应和量子化知识对人们认识物质世界的影响，领会科学是不断发展永无止境的。 一、光电效应 1．定义：金属在光的照射下_________的现象。发射出来的电子称为______。 2．光电效应的实验规律 (1)存在_____电流。 (2)存在_____频率。 (3)存在_____电压，用Uc表示。 发射电子 光电子 饱和 截止 遏止 eUc 3．经典电磁理论解释的困难 (1)无法解释______频率的存在。 (2)无法解释遏止电压只与入射光的_____有关，与入射光的_____无关。 截止 频率 强度 二、光电效应方程及其意义 1．能量子假说 物体热辐射所发出的电磁波的能量是_______的，只能是____的整数倍。 2．普朗克常量：h＝______________。 3．量子化：物理量__________的现象。 4．光量子：_________指出，光的能量不是连续的，而是一份一份的光量子，后来被称为_____。一个光子的能量ε＝____。 不连续 hν 6.63×10－34 J·s 分立取值 爱因斯坦 光子 hν Ek＋W0 逸出功 1.如图所示，若利用紫外线灯照射锌板，无论光的强度如何变化，验电器都有张角，而用红光照射锌板，无论光的强度如何变化，验电器总无张角，判断下列说法正误： (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。 ( ) (3)当频率超过截止频率νc时，入射光照射到金属表面上时，光电子几乎是瞬时发射的。 ( ) × × √ 2. 如图是研究光电效应的电路图，在光电管两端加正向电压，用一定强度的光照射时，若增加电压，电流表示数不变，而光强增加时，保持所加电压不变，电流表示数会增大，这说明了什么？ 提示：发生光电效应时，飞出的光电子个数只与光的强度有关。 新知学习(一)|能量的量子化和光电效应 [任务驱动] 中国量子科学实验卫星“墨子号”，率先成功实现“千公里级”的星地双向量子纠缠分发，打破了此前国际上保持多年的“百公里级”纪录。那么，量子是谁最早提出来的呢？ 提示：普朗克。 [重点释解] 1．能量子和量子数 (1)内涵：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，E＝nε，当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收，这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子，n就是量子数。 (2)特点：辐射或吸收能量时以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收，即只能从某一状态“飞跃”地过渡到另一状态，而不可能停留在不符合这些能量的任何一个中间状态。 2．能量子的能量公式 ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量。h＝6.626×10－34 J·s。 3．能量子假说的意义 (1)普朗克的能量子假说，使人类对微观世界的本质有了全新的认识，对现代物理学的发展产生了革命性的影响。 (2)普朗克常量h是自然界最基本的常量之一，它体现了微观世界的基本特征，架起了电磁波的波动性与粒子性的桥梁。 4．光电效应的五组概念 (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)光电子的初动能与光电子的最大初动能。 ①光照射到金属表面时，光子的能量全部被电子吸收，电子吸收了光子的能量，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。 ②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，才具有最大初动能。光电子的初动能小于或等于光电子的最大初动能。 (3)光子的能量与入射光的强度：光子的能量即每个光子的能量，其值为ε＝hν (ν为光子的频率)，其大小由光的频率决定。入射光的强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量，入射光的强度等于单位时间内光子能量hν与入射光子数n的乘积，即光强等于nhν。 (4)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。 (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