4.2 光电效应 课件-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

该高中物理课件聚焦光电效应现象、规律及解释，从“探究1”观察验电器带电实验切入，通过探究2分析饱和电流、遏止电压等规律，再经探究3揭示经典波动理论困难，最终用光子说构建完整知识支架，脉络清晰。 其亮点是以科学探究为主线，含光电效应原理演示等实验资源，通过理论对比（经典波动理论与实验矛盾）培养科学思维，例题结合Uc-ν图像推导强化科学论证，助力学生深化物理观念，教师可直接用于实验教学与规律讲解。

光电流与外加电压的关系。遮光盒中放有光电管，我们来看一下光电管的结构。半圆形的金属片是它的阴极，金属丝框则是阳极。光线可由这个窗口照到光电管的阴极上，在两极间所加的电压的大小可由调压旋钮调节。在窗口处安装不透光片，调强光照亮度。由于没有光照射在光电管上。即使加上阳极电压，也不会产生光电流。在窗口处安装红色、绿色片，当红光照射到光电管的阴极上时，有光电流产生，增大加速电压，光电流增大，但当加速电压加大到某一值后，电压再升高，光电流也不再增大了，此时的光电流即为饱和光电流。增加照射光的强度。光电流有所增加。说明饱和光电流与光强有关。将加速电压反向调节反向电压。使光电流刚好变为零，即阴极发射的电子都不能到达阳极了。将绿色片更换为蓝色，即提高了照射光的频率，可以发现又出现了光电流。进一步加大反向电压。光电流才再次变为零，这说明入射光频率高，发射出的光电子的最大初动能就越大。 null高中物理 选必3 第四章 原子结构和波粒二象性 第二节 光电效应 15 十二月 2025 光电效应现象 光子说、光电效应方程 光子说解释光电效应 第二节 光电效应 光电效应现象 探究1：观察实验，回答问题 验电器带的是什么电，为什么会带电？ 带正电，锌板放出电子； 光电效应： 当光线照射在金属表面时， 金属中有电子逸出的现象； 光电子：光电效应逸出的电子； 光电流：光电子定向移动形成的电流； 4-2-0光电效应 4-2-2光电效应原理演示EXE 探究2：光电效应的饱和电流 饱和电流： 光照不变，增大UAK，G表中电流达到 某一值后不再增大，即达到饱和值； 解释： ①单位时间内从阴极K的光电子总数一定； ②加速电压越大，收集到阳极A的光电子更多，形成更大的光电流； ③当逸出的光电子被全部收集到阳极A时，光电流不再受加速电压影响； 结论1： 入射光越强（光子数多）→单位时间内打出的光电子数越多→饱和电流越大； 4-2-1光电效应规律 探究2：光电效应的遏止电压UC 存在遏止电压UC： 使光电流减小到零的反向电压； 解释： ①光的强弱改变，遏止电压不变； ②光的颜色改变，遏止电压改变； ③遏止电压与光的频率γ（波长λ）有关； 结论2： 光电子最大初动能只与入射光频率有关，与入射光强弱无关； 探究2：光电效应的截止频率γc 截止频率γc： 发生光电效应的最低频率称为截止频率γc； 截止频率与光强大小无关； γ入射光>γc发生光电效应， γ入射光<γc不发生光电效应； 光电效应瞬时性： 发生光电效应的时间不超过10-9s ； 结论3： 光电效应在极短的时间内完成； 例1：光电效应实验的装置如图所示，现用发出紫外线的弧光灯照射锌板，验电器指针张开一个角度。下列判断正确的是（　　） A、锌板带正电，验电器带负电 B、将带负电的金属小球与锌板接触， 验电器指针偏角变大 C、使验电器指针回到零， 改用强度更大的弧光灯照射锌板，验电器指针偏角变大 D、使验电器指针回到零，改用强度更大的红外线灯照射锌板， 验电器指针偏角变大 C 第二节 光电效应 光电效应的解释 逸出功W0： 使电子脱离某种金属所做功的最小值，叫做这种金属的逸出功； 由于受到金属表面层内的引力作用，电子要 从金属中挣脱出来，必须克服这个引力做功； 探究3：波动理论解释光电效应的困难 光电效应 实验现象 经典波动理论 光强（能量）由波的振幅决定，与光的频率无关； 遏止电压 入射光强无关 入射光强有关 光越强光电子的初动能越大，遏止电压越大； 截止频率 入射光频率有关 跟入射光频率无关 光足够强，电子获得足够能量发生光电效应； 发生时间 瞬时发生 足够长的时间也可以发生光电效应 长时间照射，电子获得足够能量发生光电效应； 经典波动理论不能解释光电效应现象 不能解释光电效应现象 爱因斯坦光子说、光电效应方程： 光子说： 光是由一个个不可分割的能量子ε组成称为光子； 光电效应方程： 一个电子吸收一个光子的能量后，一部分能量用来克服金属逸出功W0，剩下部分转化为光电子初动能Ek； 即： 12 光电效应光子说解释： 饱和电流： 光越则光子数多，金属产生光电子多、饱和电流大； 截止频率： 因为EK=hγ-W0，只有当hγ>W0时，才有光电子逸出； 瞬时发生： 电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间； 爱因斯坦光子说圆满解释了光电效应实验现象； 密立根在1915年再次证实了光电效应方程； 例2：研究光电效应现象的实验装置如图所示。闭合开关S，当用能量为3.6eV的光子照射到光电管阴极上时，电流表示数大于零。移动滑动变阻器的触头C，当电压表的示数大于或等于1.2V时，电流表的示数为0，下列说法正确的是（　　） A、光电管内电场力对光电子做正功 B、光电子的最大初动能为1.2eV C、光电管阴极的逸出功为1.2eV D、在开关S断开后，没有电流流过电流表 B 例3：图甲是研究光电效应的电路图，图乙是用a、b、c光照射光电管得到的U-I图线。下列说法正确的是（　　） A、a光的频率大于c光的频率 B、b光的波长大于c光的波长 C、当开关断开时，电流表的示数为零 D、若光照强度相同，A、K间的正向电 压一定，b光照射时饱和电流最小 D 例4：观察表格数据作出UC-γ图象，并通过图象求： 1、金属的截止频率 2、普朗克常量 解： UC/V 0.541 0.673 0.714 0.809 0.878 γ/1014HZ 5.644 5.888 6.098 6.303 6.501 光电效应、规律： 当光线照射在金属表面时，金属中有电子逸出的现象； 存在饱和电流、存在遏止电压和截止频率、具有瞬时性； 逸出功W0： 使电子脱离某种金属所做功的最小值； 光子说： 光电效应方程： 第二节 光电效应 课时练习 练1：在光电效应实验中，用同一光电管在不同实验条件下得到了两条光电流与电压之间的关系曲线，如图所示。下面说法正确的是（　　） A、光线1的波长大于光线2的波长 B、光线1的频率大于光线2的频率 C、该光电管分别在光线1与光线2的照射下，其截止频率不同 D、光线1的光照强度一定大于光线2的光照强度 A 练2：如图甲所示，闭合开关S，用频率为γ的光照射光电管时发生了光电效应。图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能Ek与入射光频率γ的关系图象，图线与横轴的交点坐标为（a、0），与纵轴的交点坐标为（0、-b），下列说法中正确的是（　 ） A、普朗克常量为h=2b/a B、断开开关S后，电流表G的示数不为零 C、仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大 D、保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，电流表G的示数保持不变 B 练3：如图甲，在光电效应实验中，某同学用相同频率但光照强度不同的单色光，分别照射阴极材料为锌和铜的两个不同的光电管，结果都能发生光电效应。图乙为其中一个光电管的遏止电压UC随射入光频率γ变化的函数关系图像。对于这两个光电管，下列判断正确的是（　　） A、因为是相同频率的光， 所以两次实验中遏制电压相同 B、甲图中开关断开时，不会产生光电流 C、两个光电管的UC-γ图象的斜率相同 D、甲图中开关闭合时，将滑动变阻器滑片向右滑动，可能出现饱和电流 C 结束页 B1 谢谢观赏！ Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.63 $光电效应实验器材，橡胶棒毛皮、新版验电器、紫外线灯、导线。实验过程，把一块新板连接在验电器上用毛皮摩擦橡胶棒纸锌板带负电，验电器指针张开。用紫外线灯照射锌板，观察到验电器指针夹角会变小，这个现象说明了什么问题呢？指针夹角减小说明新版带的负电荷变少，这意味着紫外线会让电子从锌板表面溢出，照射到金属表面的光能使金属中的电子从表面溢出，这个现象称为光电效应。