第4章 第1～2节 光电效应 光电效应方程及其意义（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册（粤教版2019）

第一节　光电效应

第二节　光电效应方程及其意义

[对应学生用书P57]

1．光电效应：金属在光的照射下发射电子的现象．

2．光电子：光电效应中发射出来的电子．

3．光电效应的实验规律

(1)存在着饱和电流：在光的频率不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大．这表明对于一定颜色的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多．

(2)存在着遏止电压和截止频率：光电子的最大初动能与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关．当入射光的频率低于截止频率时不能发生光电效应．

(3)光电效应具有瞬时性：光电效应几乎是瞬时发生的．

4．经典电磁理论解释的困难

(1)不管光的频率如何，只要光足够强，电子都可以获得足够能量从而逸出表面，不应存在截止频率．

(2)光越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电压Uc应该与光的强弱有关．

(3)如果光很弱，按经典电磁理论估算，电子需要几分钟到十几分钟的时间才能获得逸出表面所需的能量，这个时间远远大于实验中产生光电流的时间．

[思考]

提示　紫外线照射锌板后，发生光电效应，发射出电子，使验电器带电．

1．能量子假说

(1)定义：普朗克认为，组成黑体的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，这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子．

(2)能量子表达式：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量．h＝6.63×10－34 J·s.

(3)能量的量子化：在微观世界中能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的．

[判断]

(1)微观粒子的能量只能是能量子的整数倍．(√)

(2)能量子的能量不是任意的，其大小与电磁波的频率成正比．(√)

2．光电效应方程

(1)光子假说：光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为hν，这些能量子被称为光子．

(2)逸出功：使电子脱离某种金属所做功的最小值，不同金属的逸出功不同．

(3)爱因斯坦的光电效应方程

①表达式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0.

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W0，剩下的表现为逸出后电子的初动能Ek.

[判断]

(1)逸出功和截止频率由入射光的强度决定．(×)

(2)光电子的最大初动能与入射光的频率成正比．(×)

[对应学生用书P58]

探究点一　光电效应的实验规律

光电效应是物理学中一个重要而神奇的现象，在光的照射下，某些物质内部的电子会被光子激发出来而形成电流，即光生电．光电现象由德国物理学家赫兹于1887年发现，而正确的解释为爱因斯坦所提出．科学家们对光电效应的深入研究对发展量子理论起了根本性的作用．光电效应在现代科技中有哪些应用呢？

提示　应用光电效应的产品有很多，主要是两个方面：太阳能电池和光电传感器，使用光电传感器的设备，常见的有：光控路灯，数码照相机，光敏电阻、二极管、三极管等．

1．光子与光电子