2.光电效应-【金版新学案】2024-2025学年高中物理选择性必修3同步课堂高效讲义配套课件（教科版2019）

2．光电效应 　　　　 第六章 波粒二象性 1.能准确表述光电效应现象和光电效应的实验规律。 2.能对电子在反向电压所形成的场中的运动情况加以分析，并找到 最大初动能和截止电压之间的关系。 3.熟记爱因斯坦“光的量子说”的内容，理解光电效应方程，能找 到截止频率和逸出功之间的关系。 4.能利用图像求解普朗克常量。 素养目标 知识点一　光电效应 1 知识点二　光量子概念的提出　光电效应方程 2 知识点三　光电效应与能级跃迁的综合问题 3 课时测评 5 随堂达标演练 4 内容索引 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 知识点一　光电效应 返回 自主学习 情境导学　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。 (阅读教材P130－P132完成下列填空) 1．光电效应：当紫外线照射在金属表面上时，金属中的______会因吸收光的能量而逸出金属表面的现象。 2．光电效应的实验规律 (1)存在截止频率：也称极限频率，只有超过截止频率的光，才能引起光电效应。不同金属材料的截止频率______。 (2)存在______光电流：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____。 (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______。 (4)光电效应几乎是瞬时发生的。 电子 不同 饱和 大 无关 3．波动说解释光电效应中的困难 (1)光较弱时，能量积累需要时间____，光电子不可能瞬间产生。 (2)只要光照时间足够长，总能让金属中的电子吸收到足够的能量，从金属表面逸出，与入射光的频率______。 (3)电子吸收的能量越多，逸出的电子的最大初动能也______。 长 无关 越大 合作探究 问题探究　如图所示的是研究光电效应的电路图。 (1)闭合开关后，当电压表的示数为0时，电流表的示数不是0，说明了什么？ 提示：说明发生了光电效应现象。 (2)闭合开关，将滑动变阻器的滑片向右移动，会观察到什么现象？说明了什么？ 提示：电压表、电流表的示数均增大，当电流增大到一定值后，滑动变阻器的滑片再向右移动，电流也不再增大。说明存在饱和光电流。 (3)若将电源的正负极对调，闭合开关，滑动变阻器的滑片向右移动时，又会观察到什么现象？说明了什么？ 提示：电压表示数增大，电流表示数减小，最后电流表的示数可能减小到0。说明存在截止电压。 (多选)(2023·辽宁葫芦岛期末)现用某一光电管进行 光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产 生，下列说法正确的是 A.向左移动滑片P，电流表示数一定增大 B．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大 C．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大 D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生 例1 √ √ 解题导引　光电效应规律中的两条线索、两个关系 (1)两条线索： (2)两个关系： 光越强→光子数目多→发射光电子多→光电流大； 光的频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大。 在达到饱和光电流后，继续向左移动滑片P，电流表示数不变，故A错误；根据光电效应的规律，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，所以入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大，故B正确；保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大，故C正确；如果入射光的频率小于极限频率，将不会发生光电效应，不会有光电流产生，故D错误。 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．截止频率的理解 频率低于截止频率ν0的入射光，无论光的强度多大，照射时间多长，都不能使光电子逸出。 探究归纳 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。即入射光的强度等于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。 探究归纳 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并非简单的正比关系。 探究归纳 针对练1.(2024·洛阳市月考改编)如图所示，在演示 光电效应的实验中，某同学分别用a、b两种单色光 照射锌板。发现用a光照射时与锌板连接的验电器的 指针张开一定角度；用b光照射时与锌板连接的验 电器的指针不动。下列说法正确的是 A．增大b光的照射强度，验电器的指针有可能张开一定角度 B．a光在真空中的波长大于b光在真空中的波长 C．a光的频率大于b光的频率 D．若用b光照射另一种金属能发生光电效应，则用a光照射该金属时可能不会发生光电效应 √ 入射光频率低于截止频率时无法产生光电效应， 增大b光的照射强度，仍不会发生光电效应，故 A错误；根据a光照射锌板能够发生光电效应可 知，a光的频率大于锌板的极限频率，根据b光照 射锌板不能发生光电效应可知，b光的频率小于锌板的极限频率，则a光的频率大于b光的频率，a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长，故C正确，B错误；根据光电效应实验规律可知，若用b光照射另一种金属能发生光电效应，则用a光照射该金属时一定能发生光电效应，故D错误。 针对练2.(2024·镇江市高二期末)利用如图所示的电路研究光电效应现象。已知入射光的频率大于阴极K的截止频率，且光的强度较大，则 A．减弱入射光的强度，截止电压变小 B．S在e时，微安表的示数为零 C．S接d，P向a端移动，微安表的示数减大 √ D．S接c，P向b端移动，光电子到达阳极A的最大动能增大 截止电压仅与入射光的频率有关，与强度无关，故A错误；S在e时，由于入射光的频率大于阴极K的截止频率，则会发生光电效应，微安表应有示数，故B错误；S接d，P向a端移动，则光电管两端所加电压为负向电压，阻碍光电子向A板运动，则光电流变小，微安表的示数变小，故C错误；S接c，P向b端移动，则光电管两端所加电压为正向电压，由eUAK＝EkA－Ek初，光电子到达阳极A的最大动能增大，故D正确。 返回 知识点二　光量子概念的提出　光电效应方程 返回 自主学习 情境导学　如图是光电效应现象中光电子最大初动能与入射光频率的关系图像，由图像分析两者是否成正比关系。 提示：由于图像不通过原点O，所以不是正比关系。 (阅读教材P133－P135完成下列填空) 1．光子：光本身就是不连续的，而是由单个的能量子组成的，这些能量子称为光量子，简称光子。每一个光子的能量为ε＝hν，其中h为普朗克常量，ν为光的频率。 2．爱因斯坦光电效应方程 (1)表达式：hν＝________________。 (2)截止频率ν0：ν0＝ 。 合作探究 问题探究　用如图所示的装置研究光电效应现象。用光子能量为2.75 eV的光照射到光电管上时发生了光电效应，电流表的示数不为零；移动滑动变阻器的滑片，发现当电压表的示数大于或等于1.7 V时，电流表示数为0。 (1)光电子的最大初动能是多少？截止电压为多少？ 提示：1.7 eV；1.7 V。 (2)光电管阴极的逸出功又是多少 提示：W＝hν－Ekm＝2.75 eV－1.7 eV＝1.05 eV。 (3)当滑片向a端滑动时，光电流变大还是变小？ 提示：变大。 (4)当入射光的频率增大时，光电子最大初动能如何 变化？截止电压呢？ 提示：变大；变大。 角度1　光电效应方程的理解和应用 (2023·金华高二检测)如图甲所示，合上开关，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零。调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零，当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零。把电路改为图乙，当电压表读数为1.5 V时，逸出功W及电子到达阳极时的最大动能Ekm′分别为 A．W＝3.1 eV、Ekm′＝4.5 eV B．W＝1.9 eV、Ekm′＝2.1 eV C．W＝1.7 eV、Ekm′＝1.9 eV D．W＝1.5 eV、Ekm′＝0.6 eV 例2 √ 题图甲中所加的电压为反向电压，根据题意可知，截止电压为0.60 V，则光电子的最大初动能为0.60 eV，根据光电效应方程Ekm＝hν－W，解得逸出功W＝hν－Ekm＝2.5 eV－0.60 eV＝1.9 eV；题图乙中所加的电压为正向电压，根据动能定理得eUAK＝Ekm′－Ekm，解得电子到达阳极的最大动能为Ekm′＝eUAK＋Ekm＝1.5 eV＋0.6 eV＝2.1 eV，故选项B正确。 角度2　光电效应图像的理解和应用 (2023·新疆哈密期末)某同学在研究某金属的光电效应现象时，发现该金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系图像如图所示。若图线在横、纵坐标轴上的截距分别为a和－b，已知电子所带电荷量为e，由图线可以得到 A．该金属的逸出功为零 B．普朗克常量为 ，单位为J·Hz C．当入射光的频率为2a时，逸出光电子的 最大初动能为2b D．当入射光的频率为3a时，截止电压为 例3 √ 根据光电效应方程Ekm＝hν－W结合题图知Ekm＝ ν－b，解得金属的逸出功为W＝b，普朗克常量为h＝ ，单位为J/Hz，故A、B错误；当入射光的频率为2a时，逸出光电子的最大初动能为Ekm＝b，故C错误；当入射光的频率为3a时，逸出光电子的最大初动能为Ekm＝2b，根据－eUKA＝0－Ekm，可得截止电压UKA＝ ，故D正确。 探究归纳 (2)光电效应方程实质上是能量守恒方程。能量为E＝hν的光子被电子吸收，电子把这些能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引，另一部分就是电子离开金属表面时的动能。如果克服吸引力做功最少为W，则电子离开金属表面时动能最大为 mv ，根据能量守恒 定律可知hν＝ mv＋W。 探究归纳 探究归纳 2．两个常用的光电效应概念关系式 (1)最大初动能与截止电压的关系：Ekm＝eUKA。 (2)逸出功与极限频率的关系：W＝hν0。 3．四类图像 图像名称 图线形状 读取信息 最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系图线 ①截止频率ν0(极限频率)：横轴截距 ②逸出功w：纵轴截距的绝对值W＝|－E|＝E ③普朗克常量h：图线的斜率k＝h 探究归纳 图像名称 图线形状 读取信息 截止电压UKA与入射光频率ν的关系图线 ①截止频率ν0：横轴截距 ②截止电压UKA：随入射光频率的增大而增大 ③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即h＝ke 探究归纳 图像名称 图线形状 读取信息 颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系 ①截止电压UKA：横轴截距 ②饱和光电流Im：电流的最大值 ③最大初动能：Ekm＝eUKA 强度相同、颜色不同时，光电流与电压的关系 ①截止电压：UKA1、UKA2 ②饱和光电流 ③最大初动能：Ekm1＝eUKA1，Ekm2＝eUKA2 探究归纳 针对练1.(多选)利用如图所示的电路研究光电效应现 象，其中电极K由金属钾制成，其逸出功为2.25 eV。 用某一频率的光照射时，逸出光电子的最大初动能为 1.50 eV，电流表的示数为I。已知普朗克常量约为6.63 ×10－34 J·s。下列说法中正确的是 A．金属钾发生光电效应的极限频率约为5.4×1014 Hz B．若入射光频率加倍，光电子的最大初动能变为3.00 eV C．若入射光频率加倍，电流表的示数变为2I D．若入射光频率加倍，截止电压的大小将变为5.25 V √ √ 由W＝hν0可知ν0≈5.4×1014 Hz，故A正确；由爱因斯坦光电效应方程Ekm＝hν－W，可知入射光频率加倍，光电子的最大初动能为5.25 eV，故B错误；入射光频率加倍，电流变大，但不是加倍的关系，故C错误；最大初动能与截止电压的关系Ekm＝eUKA，解得UKA＝5.25 V，故D正确。 针对练2.(多选)(2023·甘肃庆阳期末)图1是光电效 应的实验装置图，图2是通过改变电源极性得到的 光电流与加在阴极K和阳极A上的电压的关系图像， 下列说法正确的有 A．由图1可知，闭合开关，电子飞到阳极A时的动能比其逸出阴极K表面时的动能小 B．由图1可知，光照一定时，闭合开关，向右移动滑动变阻器的滑片，在电压表的示数增大到某一值后，电流表的示数将不再增大 C．由图2可知，光线③光子的频率小于光线①光子的频率 D．由图2可知，①②是同种颜色的光，①的光强比②的大 √ √ 光电管中的电场水平向右，电子从阴极K逸出后， 受到的电场力水平向左，电子加速飞向阳极A，所 以电子飞到阳极A时的动能比逸出时的动能大，故A 错误；向右移动滑动变阻器，光电管两端电压增大， 当光电管中的电流达到饱和光电流时，电流表示数将不再增大，故B正确；根据光电效应方程有hν＝W＋Ekm，结合截止电压eUKA＝Ekm，整理得UKA＝ ν－ ，光线③光子的截止电压大于光线①光子的截止电压，所以光线③光 子的频率大于光线①光子的频率，故C错误；①②截止电压相同，则①②频率相同，所以①②是同种颜色的光，①的饱和光电流大于②的饱和光电流，则①的光强比②的大，故D正确。 返回 知识点三　光电效应与能级跃迁的综合问题 返回 解决跃迁问题的关键是知道能级间跃迁辐射或吸收光子的能量等于两能级间的能量差，结合光电效应方程Ekm＝hν－W处理即可。 处理此类问题应注意： (1)发生的条件：照射光的频率大于金属的极限频率。 (2)光电效应方程：电子最大初动能Ekm＝hν－W(h为普朗克常量，W为逸出功)。 (3)能级跃迁规律：由玻尔理论hν＝ ＝En－Em(m＜n)知，两能级差越小，光子频率越低，波长越长。 (多选)氢原子的部分能级图如图甲所示， 大量处于n＝4激发态的氢原子向低能级跃迁 时能辐射出不同频率的光，用这些光照射如 图乙所示的光电管阴极K，阴极材料是逸出 功为2.25 eV的金属钾。已知可见光光子的能量范围为1.62～3.11 eV，则下列说法正确的是 A．这些氢原子一共 能辐射出6种不同频率的光子 B．这些氢原子发出的光子中有3种属于可见光 C．这些氢原子发出的光均可使钾产生光电效应 D．若用氢原子从n＝2能级跃迁到基态辐射的光照射阴极，其对应的截止电压为7.95 V 例4 √ √ 解题导引　先分析n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时所发出各类光子的能量，再与逸出功进行对比，判断能否发生光电效应，最后分析光电子的最大初动能和截止电压。 大量处于n＝4激发态的氢原子向低能级跃迁时 可以释放出C＝6种不同频率的光子，故A正确； 从n＝4能级跃迁至n＝2能级释放的光子的能量 为2.55 eV，从n＝3能级跃迁至n＝2能级释放的 光子的能量为1.89 eV，只有这两种光子的能量在可见光光子的能量范围内，故B错误；发生光电效应的条件为光子的能量大于等于逸出功，这群氢原子自发跃迁时所辐射出的光子能量最小值Emin＝E4－E3＝－0.85 eV－(－1.51 eV)＝0.66 eV，小于金属钾的逸出功，所以这些氢原子发出的光有一部分不能使钾产生光电效应，故C错误；若用氢原子从n＝2能级跃迁到基态辐射的光照射阴极，此时光子的能量为10.2 eV，设截止电压为UKA，则有eUKA＝Ekm＝hν－W，解得UKA＝7.95 V，故D正确。 针对练1. (2023·四川泸州统考一模)如图甲是氢原子的能级图，一群处于n＝5激发态的氢原子自发跃迁，辐射出的光子中仅有一种能使图乙中的光电管产生光电效应，测得在电路中的光电流I与对应光电管两端电压U的关系如图丙所示。则阴极K的逸出功W等于 A．0.83 eV　　 B．2.57 eV C．12.86 eV　　 D．13.26 eV √ 对能发生光电效应的光子，有hν＝E5－E1＝13.06 eV，根据光电效应方程W＝hν－Ekm，又有Ekm＝eUKA＝0.2 eV，解得W＝12.86 eV。故选C。 针对练2.氢原子的能级图如图所示，现让光子能量为E的一束光照射大量处于基态的氢原子，氢原子能发出3种不同频率的光，那么入射光光子的能量E为______eV。若某种金属的逸出功为3.00 eV，则用上述原子发出的三种光照射该金属，产生的光电子的最大初动能的最大值为______eV。 12.09 9.09 受激的氢原子能自发地发出3种不同频率的光，可知跃迁到第3能级，则吸收的光子能量为 ΔE＝－1.51 eV＋13.6 eV＝12.09 eV。 用上述原子发出的三种光照射该金属，产生的光电子的最大初动能最大时，对应的光子的能量也最大，为12.09 eV，由光电效应方程可得 Ekm＝hν－W＝12.09 eV－3.00 eV＝9.09 eV。 返回 随堂达标演练 返回 √ 1．如图所示，把一块带负电的锌板连接在验电器上，验电器指针张开一定的角度。用紫外线灯照射锌板发现验电器指针的张角发生变化。下列推断合理的是 A．验电器指针的张角会不断变大 B．验电器指针的张角会先变小后变大 C．验电器指针的张角发生变化是因为锌板获得了电子 D．若改用红外线灯照射锌板也一定会使验电器指针的张角发生变化 发生光电效应时，锌板表面会有光电子逸出，锌板所带负电荷减少，验电器指针的张角发生变化，故C错误；锌板原来带负电，发生光电效应时，电子不断减少，锌板所带电荷量先减小后增大，验电器指针的张角也会先变小后变大，故A错误，B正确；因为红外线的频率小于紫外线的频率，所以用红外线灯照射时，不一定产生光电效应，验电器指针的张角也不一定会发生变化，故D错误。 √ 2．分别用频率为 ν和ν的单色光照射同一种金属板。发出光电子的最大初动能之比为1∶2，h表示普朗克常量，则此金属板的逸出功为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 √ 3.(多选)(2023·山东泰安期末)从1907年起，密立根就开始测量金属的截止电压Uc与入射光的频率ν的关系，由此算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射得出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。按照密立根的方法我们利用图1所示的装置进行实验，得到了图2所示的某金属的Uc­ν图像。下列说法正确的是 A．该金属的截止频率约为4.32×1014 Hz B．该金属的截止频率约为5.50×1014 Hz C．该图线的斜率为普朗克常量 D．这种金属的逸出功约为1.83 eV √ 4．当用频率为7.0×1014 Hz的紫光分别照射铯、锌和银的表面时，能产生光电效应吗？为什么？若能产生光电效应，逸出的光电子的最大动能是多大？ 已知铯、锌、银的极限频率分别为4.55×1014 Hz、8.07×1014 Hz、11.5×1014 Hz，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，结果保留4位有效数字。 答案：铯能发生光电效应，因为入射光的频率大于铯的极限频率1.624× 10－19 J 当入射光的频率大于金属的极限频率时，便能发生光电效应，比较可知，只有铯能发生光电效应。 根据hν－hν0＝Ekm可得，逸出的光电子的最大动能Ekm＝6.63×10－34×(7.0－4.55)×1014 J≈1.624×10－19 J。 返回 课 时 测 评 返回 1. (2023·重庆市西南大学附中月考)如图所示，电路中所有元件完好。当光照射光电管时，灵敏电流计指针没有偏转，其原因是 A．电源的电压太大 B．光照的时间太短 C．入射光的强度太强 D．入射光的频率太低 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 如题图所示，施加正向电压时，光电子在电场中做加速运动，故无论电源电压是多少，只要发生光电效应，都会让灵敏电流计指针发生偏转，A错误；光电效应的发生是瞬间的，与入射光的照射时间无关，B错误；灵敏电流计指针未发生偏转，可能是未发生光电效应，即入射光的频率小于金属的截止频率，与光照强度无关，C错误，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 √ 2．(2023·福建泉州质检)用如图所示电路研究光电效应现象。闭合开关S，用蓝光照射光电管时，电流表G的示数不为零。下列说法正确的是 A．若改用红光照射，G的示数一定变为零 B．若改用紫光照射，G的示数可能变为零 C．将滑片P向a端滑动，G的示数可能不变 D．将滑片P向a端滑动，G的示数一定增大 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 依题意，用蓝光照射光电管时，能发生光电效应，红 光的频率低于蓝光的频率，但不确定红光的频率与金 属的极限频率之间的关系，所以改用红光照射，也可 能发生光电效应，G的示数不一定变为零，故A错误； 紫光的频率高于蓝光的频率，若改用紫光照射，一定可以发生光电效应，G的示数一定不为零，故B错误；将滑片P向a端滑动，光电管两端的正向电压增大，如果此前光电流已经达到饱和值，则G的示数不变，故C正确，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 √ 3．(2023·江西重点中学联考)像增强器是能够把亮度很低的光学图像变为足够亮度的像的真空光电管。像增强器的简化原理如下：光照射光电管阴极时，由于光电效应而产生光电子，光电子经过相同电压加速，最后到达荧光屏上，引起荧光材料发光(到达荧光屏的光电子能量越大，材料发光越强)，形成图像。根据以上信息和所学知识判断，下列说法正确的是 A．射到光电管阴极的光都能使阴极金属发生光电效应 B．像增强器的工作原理是热辐射 C．同一种光使阴极发生光电效应后，光电子到达荧光屏时的动能相等 D．照射光的波长越小，荧光材料发出的光越亮 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 只有频率大于阴极金属的截止频率的光射到光电管阴极时才能使阴极金属发生光电效应，故A错误；像增强器的工作原理是光电效应现象，不是热辐射，故B错误；同一种光使阴极发生光电效应后，逸出光电子的最大初动能相等，但不是所有光电子的初动能都相等，所以光电子最后到达荧光屏时的动能也不一定相等，故C错误；照射光的波长越小，频率越大，逸出光电子的初动能越大，经相同电压加速后到达荧光屏时的能量越大，荧光材料发出的光越亮，故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 √ 4．1905年爱因斯坦发表了题为《关于光的产生和转化的一个试探性观点》的论文，解释了光电效应现象，因此获得了1921年诺贝尔物理学奖。关于光电效应的规律，下列说法正确的是 A．对于同种金属，光电子的最大初动能与入射光的强度有关 B．对于同种金属，在发生光电效应时截止电压与入射光的频率有关 C．只要金属中的电子吸收了光子的能量，就一定能发生光电效应现象 D．单位时间内从金属表面逸出的光电子数与单位时间内照射到金属表面的光子数无关 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 光电子的最大初动能Ekm与入射光的强度无关，故A错误；根据爱因斯坦光电效应方程Ekm＝hν－W及eUc＝Ekm，有eUc＝hν－W，所以，对于同种金属，发生光电效应时截止电压与入射光的频率有关，故B正确；入射光的频率大于金属的截止频率时，才能发生光电效应现象，故C错误；发生光电效应时，单位时间内入射的光子数越多，从金属表面逸出的光电子数就越多，故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 √ 5.(2023·扬州市高二期末)在光电效应实验中，某实验小组用同种频率的单色光，先后照射锌和银的表面，都能产生光电效应。对这两个过程，下列四个物理量中，可能相同的是 A．饱和光电流 B．截止电压 C．光电子的最大初动能 D．逸出功 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 饱和光电流与光的强度有关，这个实验可以通过控制光的强度来实现饱和光电流相同，A正确；不同的金属其逸出功是不同的，根据光电效应方程Ekm＝hν－W，用同种频率的单色光，光子能量hν相同，光电子的最大初动能Ekm不同，C、D错误；根据截止电压和最大初动能的关系UKA＝ ，可知光电子的最大初动能不同，截止电压也不同，B错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 √ 6．(2023·四川成都校联考模拟预测)分别用波长为λ和2λ的单色光照射同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比为3∶1，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 √ 7．(2023·山东滨州模拟)如图甲是研究光电效应的实验原理图，用不同频率的光照射同一光电管的阴极K时，得到截止电压Uc和入射光频率ν的关系图像如图乙所示，e为元电荷。下列说法正确的是 A．从图乙可知截止电压大小与入射光的频率成正比 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 √ 8.(2023·衡水高二检测)如图所示，分别用1、2两种材料作K极进行光电效应探究，其截止频率ν1＜ν2，保持入射光不变，则光电子到达A极时动能的最大值Ekm随电压U变化的关系图像是 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 光电管所加电压为正向电压，则根据爱因斯坦光电效应方程及动能定理可知光电子到达A极时动能的最大值Ekm＝eU＋hν－hν截止，可知Ekm­U图像的斜率相同，均为e；截止频率越大，则图像在纵轴上的截距越小，因ν1＜ν2，则题图C正确，A、B、D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 9.(多选)(2023·北京第四中学期末)用普通光源照射金属时，一个电子在极短时间内只能吸收一个光子从金属表面逸出，称为单光子光电效应。如果用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在短时间内能吸收多个光子从金属表面逸出，称为多光子光电效应。某光电效应实验装置如图所示，用频率为ν的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应，换用同样频率的强激光照射阴极K，发生了光电效应；闭合开关S，并逐渐增大电源电压U，当光电流恰好减小到零时，电压为Uc。已知W为金属材料的 √ √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 10．(15分)如图甲是研究光电效应的电路图，图乙是汞原子的能级图，若用处于n＝2能级的汞原子跃迁发出的光子照射某种金属，恰好可以使它发生光电效应，试求： (1)该金属的逸出功W； 答案：4.9 eV 根据光电效应方程Ekm＝hν－W 由题意可得W＝hν＝E2－E1＝4.9 eV。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 (2)若某次实验时图甲中的电压表示数为2 V，且用处于n＝4能级的汞原子跃迁发出的光子照射该金属，求到达A极板的光电子动能的最大值。(本题所求结果均以eV为单位) 答案：5.9 eV 由题意可得处于n＝4能级的汞原子跃迁到基态时逸出的光电子动能最大，为hνmax＝E4－E1＝8.8 eV， Ekm0＝hνmax－W＝3.9 eV 同时根据动能定理有eU＝Ekm－Ekm0 得Ekm＝eU＋Ekm0＝5.9 eV。 返回 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 谢 谢 观 看 ！ 第六章 波粒二象性 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 mv＋W 1．光电效应方程hν＝mv＋W的理解 (1)方程中的mv是光电子的最大初动能，就某个光电子而言，其离开金属时，动能大小可以是0～mv范围内的任何数值。 (3)光电效应方程包含了产生光电效应的条件。若发生光电效应，则光电子的最大初动能必须大于零，即mv＝hν－W＞0，即hν＞W，ν＞＝ν0，而ν0＝恰好是光电效应的截止频率。 A．hν　　 B．hν C．hν　　 D．hν 根据爱因斯坦光电效应方程有Ekm1＝h·ν－W，Ekm2＝h·ν－W，又＝，联立解得W＝hν，故选A。 设金属的逸出功为W，截止频率为ν0，金属逸出功W＝hν0，光电子的最大初动能Ekm与截止电压Uc的关系是Ekm＝eUc，光电效应方程为Ekm＝hν－W，联立两式可得Uc＝ν－，因此图线的斜率为，C错误；当Uc＝0时可解得ν＝ν0≈4.32×1014 Hz，即金属的截止频率约为4.32×1014 Hz，在误差允许范围内，故A正确，B错误；由题图可知＝ V·s，金属的逸出功W＝hν0，联立解得W≈1.83 eV，故D正确。 A．　　　　B．　　　　C．　　　　D． 光子的能量为ε＝hν＝h，根据爱因斯坦光电效应方程可得，光电子的最大初动能为Ekm＝hν－W，则Ekm1＝h－W，Ekm2＝h－W，其中Ekm1∶Ekm2＝3∶1，联立解得W＝。故选A。 由题图乙可知截止电压大小与入射光的频率为一次函数关系，不是正比例关系，故选项A错误；由题图乙知，＜νc，则用频率为的入射光照射时，一定不能发生光电效应，故选项B错误；根据爱因斯坦光电效应方程得Ekm＝hν－W，又Ekm＝eUc，得Uc＝－，结合题图乙可得斜率＝，可知选项C正确；由C项分析得eUc1＝hν1－W，eUc2＝hν2－W，联立解得W＝，故选项D错误。 A．Uc＝－　　 B．Uc＝－ C．Uc＝－　　 D．Uc＝－ 依题意知，用频率为ν的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应，可知hν＜W，而换用同频率的强激光照射阴极K，则发生了光电效应，说明只有一个电子吸收的光子的能量为nhν(n＝2，3，4，…)时，才能发生光电效应，根据爱因斯坦光电效应方程，有nhν＝W＋eUc，解得Uc＝－(n＝2，3，4，…)，当n＝2时，有Uc＝－；当n＝3时，有Uc＝－；当n＝4时，有Uc＝－；当n＝5时，有Uc＝－。故A、C错误，B、D正确。 $$