第6章 第2节 光电效应 （word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第三册（教科版2019）

第2节　光电效应 核心素养导学 物理观念 (1)了解光电效应现象。 (2)知道爱因斯坦光电效应方程及其意义。 科学思维 利用光子说解释光电效应的实验规律。 科学探究 通过实验，了解光电效应现象及实验规律。 一、光电效应 1．光电效应：光照射在金属表面时金属中的电子会因吸收光的能量而逸出金属表面的现象。 2．光电效应的特征 (1)存在截止频率：当入射光的频率减小到某一数值ν0时，光电流消失，不发生光电效应，ν0称为截止频率。 (2)存在饱和光电流：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——饱和光电流，而且在入射光的频率不变的情况下，光的强度越大，饱和光电流越大。 (3)光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系，与光的强度无关。 (4)光电效应具有瞬时性：当入射光的频率大于截止频率ν0时，无论入射光怎样微弱，照到金属时也能立刻发射光电子，光电效应几乎是瞬时发生的。 二、光量子概念的提出　光电效应方程(选学) 1．光子：光本身就是不连续的，而是由单个的能量子组成的，这些能量子简称为光子。 2．爱因斯坦光电效应方程 (1)表达式：hν＝mv＋W (2)意义：金属中电子吸收一个光子的能量hν之后，一部分消耗于电子由金属内逸出表面时所需做的功W，叫作逸出功，另一部分转化为光电子的动能。,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)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)|与光电效应相关的“五组”概念 [任务驱动] 如图是研究光电流与电压之间关系的实验原理图。 若要使电流表的示数增大，电源的正负极如何接入？滑动变阻器向哪个方向移动？按照上述方向移动时，能否使电流表示数一直增加？ 提示：若要使电流表的示数增大，电源右侧为正极，滑动变阻器向右滑动，当电流达到饱和时，继续向右移动滑片，电流表示数也不会增加。　　　　 [重点释解] 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 光子的能量即一个光子的能量，其值为ε＝hν(ν为光子的频率)，可见光子的能量由光的频率决定。入射光的强度指单位时间内照射到单位面积上的总能量，等于光子能量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。 [典例体验] [典例]　研究光电效应的电路如图所示。用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)。钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流。选项中表示光电流I与A、K之间的电压UAK的关系图像，正确的是(　 ) [解析]　频率相同的光照射同一金属时，发射出的光电子的最大初动能相同，所以遏止电压相同；饱和光电流与光的强度有关，光的强度越大，饱和光电流越大，故选项C正确。 [答案]　C /方法技巧/ 光电效应规律的应用 (1)入射光的频率相同，发生光电效应时光电子的最大初动能相同，故遏止电压相同。 (2)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，只有在光电流达到饱和值以后才和入射光的强度成正比。 [针对训练] 1．当光照射在某种金属表面时，金属表面有电子逸出。如果该入射光的强度减弱，频率不变，则(　 ) A．可能不再有电子逸出金属表面