第14章第三讲光电效应LIppt课件

1、 高三物理高考复习 第14章光 学第第3 3讲讲 光电效应光电效应 波粒二象性波粒二象性 一、光电效应及其规律一、光电效应及其规律1光电效应现象光电效应现象光电效应：在光的照射下金属中的电子从表面逸出光电效应：在光的照射下金属中的电子从表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做_光电子光电子(1)光电效应的实质是光现象转化为电现象光电效应的实质是光现象转化为电现象(2)定义中的光包括可见光和不可见光定义中的光包括可见光和不可见光2光电效应的实验规律光电效应的实验规律(1)任何一种金属都有一个任何一种金属都有一个_，入射，入射光的频率必须光的频率必须

2、_这个极限频率才能发生光电这个极限频率才能发生光电效应，低于这个极限频率则不能发生光电效应效应，低于这个极限频率则不能发生光电效应极限频率极限频率大于大于(2)光电子的最大初动能与入射光的强度光电子的最大初动能与入射光的强度_，随入射光频率的增大而随入射光频率的增大而_(3)金属受到光照，光电子的发射一般不超过金属受到光照，光电子的发射一般不超过109 s.(4)当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的强度与入射光的强度成正比强度与入射光的强度成正比无关无关增大增大1I2Iim1im2io0UU12II 3几个概念几个概念(1)遏止电压：使光电流减小

3、到零时的反向电压遏止电压：使光电流减小到零时的反向电压UC.(2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的截止频率：能使某种金属发生光电效应的_频率叫做该种金属的截止频率频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频又叫极限频率率)不同的金属对应着不同的极限频率不同的金属对应着不同的极限频率(3)逸出功：电子从金属中逸出所需做功的逸出功：电子从金属中逸出所需做功的_，叫做该金属的逸出功，叫做该金属的逸出功最小最小最小值最小值4爱因斯坦光电效应方程爱因斯坦光电效应方程(1)光子说：在空间传播的光是不连续的，而是一份一光子说：在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光的能量子，简称份的，每一份

4、叫做一个光的能量子，简称_，光子的能量光子的能量_光子光子h.5对光电效应规律的解释对光电效应规律的解释0WEhK效 应 具 有 瞬效 应 具 有 瞬时性时性光照射金属时，电子吸收一个光子的光照射金属时，电子吸收一个光子的能量后，动能立即增大，不需要能量能量后，动能立即增大，不需要能量积累的过程积累的过程光 较 强 时 饱光 较 强 时 饱和电流大和电流大光较强时，单位时间内照到金属上的光较强时，单位时间内照到金属上的光子数较多，单位时间内产生的光电光子数较多，单位时间内产生的光电子较多，因而饱和电流较大子较多，因而饱和电流较大动摇动摇2光的波粒二象性光的波粒二象性光既有光既有_性，又有性，又

5、有_性，两者不是孤立性，两者不是孤立的，而是有机的统一体，其表现规律为：的，而是有机的统一体，其表现规律为：(1)个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性子的作用效果往往表现为波动性(2)频率越低波动性越显著，越容易观察到光的干涉频率越低波动性越显著，越容易观察到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，越不容易观和衍射现象；频率越高粒子性越显著，越不容易观察到光的干涉和衍射现象，贯穿本领越强察到光的干涉和衍射现象，贯穿本领越强动摇动摇粒子粒子1在演示光电效应的实验中，原来不带电的在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌

6、板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针张开了一个角度，如锌板时，验电器的指针张开了一个角度，如下图，这时锌板带下图，这时锌板带_电，指针带电，指针带_电电正正正正解析：光电效应实验中，锌板因逸解析：光电效应实验中，锌板因逸出电子带正电，验电器由于与锌板接出电子带正电，验电器由于与锌板接触也带正电，其指针也带正电触也带正电，其指针也带正电答案：正正答案：正正2用同一束单色光，在同一条件下先后用同一束单色光，在同一条件下先后照射锌片和银片，都能产生光电效应，在照射锌片和银片，都能产生光电效应，在这两个过程中，对于下列四个量，一定相这两个过程中，对

7、于下列四个量，一定相同的是同的是_，可能相同的是，可能相同的是_，一定不同的是一定不同的是_A光子的能量光子的能量B光电子的逸出功光电子的逸出功C光电子动能光电子动能 D光电子初动能光电子初动能AC DB解析：光子的能量由光的频率决定，同一束单色光解析：光子的能量由光的频率决定，同一束单色光频率相同，因而光子能量相同逸出功等于电子脱离频率相同，因而光子能量相同逸出功等于电子脱离原子核束缚需要做的最少的功，因此只由材料决原子核束缚需要做的最少的功，因此只由材料决定锌片和银片的光电效应中，光电子的逸出功一定定锌片和银片的光电效应中，光电子的逸出功一定不相同由不相同由EkhW0，照射光子能量，照射光

8、子能量h相同，逸相同，逸出功出功W0不同，则电子最大初动能也不同由于光电不同，则电子最大初动能也不同由于光电子吸收光子后到达金属表面的路径不同，途中损失的子吸收光子后到达金属表面的路径不同，途中损失的能量也不同，因而脱离金属时的动能可能分布在零到能量也不同，因而脱离金属时的动能可能分布在零到最大初动能之间所以，两个不同光电效应的光电子最大初动能之间所以，两个不同光电效应的光电子中，有时初动能是可能相等的中，有时初动能是可能相等的答案：答案：ACDB3100多年前的多年前的1905年是爱因斯坦的年是爱因斯坦的“奇迹之年，奇迹之年，这一年他先后发表了三篇具有划时代意义的论文，这一年他先后发表了三篇

9、具有划时代意义的论文，其中关于光量子的理论成功地解释了光电效应现其中关于光量子的理论成功地解释了光电效应现象关于光电效应，下列说法正确的是象关于光电效应，下列说法正确的是()A当入射光的频率低于极限频率时，不能发生光当入射光的频率低于极限频率时，不能发生光电效应电效应B光电子的最大初动能与入射光的频率成正比光电子的最大初动能与入射光的频率成正比C光电子的最大初动能与入射光的强度成正比光电子的最大初动能与入射光的强度成正比D某单色光照射一金属时不发生光电效应，改用某单色光照射一金属时不发生光电效应，改用波长较短的光照射该金属可能发生光电效应波长较短的光照射该金属可能发生光电效应答案：答案：AD4

10、在如图所示的光电管实验中，在如图所示的光电管实验中，发现用一定频率的发现用一定频率的A单色光照射单色光照射光电管时，电流表指针会发生偏光电管时，电流表指针会发生偏转，而用另一频率的转，而用另一频率的B单色光照单色光照射时不发生光电效应，那么射时不发生光电效应，那么()AA光的频率大于光的频率大于B光的频率光的频率BB光的频率大于光的频率大于A光的频率光的频率C用用A光照射光电管时流过电流表光照射光电管时流过电流表G的电流方向是的电流方向是a流向流向bD用用A光照射光电管时流过电流表光照射光电管时流过电流表G的电流方向是的电流方向是b流向流向a答案：答案：AC5物理学家做了一个有趣的实验：在光屏

11、处放上照物理学家做了一个有趣的实验：在光屏处放上照相用的底片若减弱光的强度，使光子只能一个一相用的底片若减弱光的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝实验结果表明，如果爆光时间不太个地通过狭缝实验结果表明，如果爆光时间不太长，底片只能出现一些不规则的点子；如果曝光时长，底片只能出现一些不规则的点子；如果曝光时间足够长，底片上就会出现规则的干涉条纹对这间足够长，底片上就会出现规则的干涉条纹对这个实验结果有下列认识，其中正确的是个实验结果有下列认识，其中正确的是()A曝光时间不太长时，底片上只能出现一些不规则曝光时间不太长时，底片上只能出现一些不规则的点子，表现出光的波动性的点子，表现出光的波动性B单

12、个光子通过双缝后的落点可以预测单个光子通过双缝后的落点可以预测C只有大量光子的行为才能表现出光的粒子性只有大量光子的行为才能表现出光的粒子性D干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方方答案：答案：D解析：每个光子的运动规律是不确定解析：每个光子的运动规律是不确定的，底片上出现的一些不规则的点子，的，底片上出现的一些不规则的点子，表明了光的粒子性只有大量光子的行表明了光的粒子性只有大量光子的行为才能表现出光的波动性干涉条纹中为才能表现出光的波动性干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方，明亮的部分是光子到达机会较多的地方，暗条纹处是光子到达机会较

13、少的地方暗条纹处是光子到达机会较少的地方答案：答案：D6. 如图所示是光电效应中光电如图所示是光电效应中光电子的最大初动能子的最大初动能Ekm与入射光频与入射光频率率的关系图线从图可知的关系图线从图可知()AEkm与与成正比成正比B入射光频率必须大于或等于入射光频率必须大于或等于极限频率极限频率0时，才能产生光电效应时，才能产生光电效应C对同一种金属而言，对同一种金属而言，Ekm仅与仅与有关有关DEkm与入射光强度成正比与入射光强度成正比答案：答案：BC 光电效应现象的理解光电效应现象的理解 【例【例1】关于光电效应，下列说法正确的是】关于光电效应，下列说法正确的是()A极限频率越大的金属材料

14、逸出功越大极限频率越大的金属材料逸出功越大B只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应电效应C从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，这从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小种金属的逸出功越小D入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多出的光电子数就越多答案：答案：A解析：逸出功解析：逸出功W0hc，W0c极限频率，极限频率，A正确；只有照射光的频率正确；只有照射光的频率大于金属极限频率大于金属极限频率c，才能产生光电效，才能产生光电效应现象，应现象，B错；由光电效

15、应方程错；由光电效应方程EkmhW0知，因知，因不确定时，无法确定不确定时，无法确定Ekm与与W0的关系，的关系，C错；光强错；光强Enh，越越大，大，E一定，则光子数一定，则光子数n越小，单位时间越小，单位时间内逸出的光电子数就越少，内逸出的光电子数就越少，D错错答案：答案：A11：光电效应的实验结论是：对于某种金：光电效应的实验结论是：对于某种金属属()A无论光强多强，只要光的频率小于极限频无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应率就不能产生光电效应B无论光的频率多低，只要光照时间足够长无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应就能产生光电效应C超过极限频率的入射

16、光强度越弱，所产生超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小的光电子的最大初动能就越小D超过极限频率的入射光频率越高，所产生超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大的光电子的最大初动能就越大答案：答案：AD答案：答案：AD例例 波长为波长为450nm的单色光射到纯钠的表面上的单色光射到纯钠的表面上.已知已知钠逸出功为钠逸出功为2.28eV. 求求 （1这种光的光子能量和动量；这种光的光子能量和动量； （2光电子逸出钠表面时的动能；光电子逸出钠表面时的动能； （3若光子的能量为若光子的能量为2.40eV，其波长为多少？，其波长为多少？解解 （1）2.76

17、eVJ1042. 419hchEccEhp/eV76. 2smkg1047. 1127（2）eV48. 0eV)28. 276. 2(kWEE（3）nm518m1018. 57Ehc【例【例2】太阳能光电直接转换的基】太阳能光电直接转换的基本原理是利用光电效应，将太阳本原理是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能如图所辐射能直接转换成电能如图所示是测定光电流的电路简图，示是测定光电流的电路简图，光电管加正向电压光电管加正向电压(1)说出电源和电流表的正、负极说出电源和电流表的正、负极(2)入射光应照射在入射光应照射在_极上极上(3)若电流表读数是若电流表读数是10 A，则每秒钟从光电管阴极，

18、则每秒钟从光电管阴极发射出的光电子至少是发射出的光电子至少是_个个答案：答案：(1)电源左边为正极，右边为负极电流表电源左边为正极，右边为负极电流表是上边正极下边负极是上边正极下边负极(2)B(3)6.251013答案：答案：(1)电源左边为正极，右边为负极电流表电源左边为正极，右边为负极电流表是上边正极下边负极是上边正极下边负极(2)B(3)6.251013光的波粒二象性光的波粒二象性 【例【例3】 关于物质的波粒二象性，下列说法中不正关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是确的是()A不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性有波粒二

19、象性B运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道孔时，都没有特定的运动轨道C波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的的，但在微观高速运动的现象中是统一的D实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性二象性答案：答案：D解析：光具有波粒二象性是微观世界解析：光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律，大量光子运动的规律具有的特殊规律，大量光子运动的规律表现出光的波动性，而单个光子的运动表现出光的波动性，而单

20、个光子的运动表现出光的粒子性光的波长越长，波表现出光的粒子性光的波长越长，波动性越明显，光的频率越高，粒子性越动性越明显，光的频率越高，粒子性越明显而宏观物体的德布罗意波的波长明显而宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到波动性，不是不太小，实际很难观察到波动性，不是不具有波粒二象性具有波粒二象性D项合题意项合题意答案：答案：D31：有关光的本性的说法正确的是：有关光的本性的说法正确的是()A关于光的本性，牛顿提出了关于光的本性，牛顿提出了“微粒说微粒说”，惠更斯提，惠更斯提出了出了“波动说波动说”，爱因斯坦提出了，爱因斯坦提出了“光子说光子说”，它们都，它们都圆满地说明了光的本性圆满地

21、说明了光的本性B光具有波粒二象性是指：既可以把光看成宏观概光具有波粒二象性是指：既可以把光看成宏观概念上的波，也可以看成宏观概念上的粒子念上的波，也可以看成宏观概念上的粒子C光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性应说明光具有粒子性D在光的双缝干涉实验中，如果光通过双缝时显出在光的双缝干涉实验中，如果光通过双缝时显出波动性，如果光只通过一个缝时显出粒子性波动性，如果光只通过一个缝时显出粒子性答案：答案：C 解析：牛顿主张的微粒说中的微粒与实物解析：牛顿主张的微粒说中的微粒与实物粒子一样，惠更斯主张的波动说中的波动与粒子一样，惠更斯主

22、张的波动说中的波动与宏观机械波等同，这两种观点是相互对立的，宏观机械波等同，这两种观点是相互对立的，都不能说明光的本性，所以都不能说明光的本性，所以A、B错，错，C正正确在双缝干涉实验中，双缝干涉出现明暗确在双缝干涉实验中，双缝干涉出现明暗均匀的条纹，单缝出现中央亮而宽，周围暗均匀的条纹，单缝出现中央亮而宽，周围暗而窄的条纹，都说明光的波动性当让光子而窄的条纹，都说明光的波动性当让光子一个一个地通过单缝时，曝光时间短时表现一个一个地通过单缝时，曝光时间短时表现出粒子性，曝光时间长时显出波动性，因此出粒子性，曝光时间长时显出波动性，因此D错误错误答案：答案：C 波粒二象性波粒二象性1(2019四

23、川理综四川理综)用波长为用波长为2.0107m的紫的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是的动能是4.71019J.由此可知，钨的极限频由此可知，钨的极限频率是率是(普朗克常量普朗克常量h6.631034Js，光速，光速c3.0108m/s，结果取两位有效数字，结果取两位有效数字)()A5.51014HzB7.91014HzC9.81014Hz D1.21015Hz答案：答案：B答案：答案：B2(2019江苏单科江苏单科) 研究光电研究光电效应的电路如图所示用频率相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同、强度不同的光分别照射

24、密封真空管的钠极板真空管的钠极板(阴极阴极K)，钠极，钠极板发射出的光电子被阳极板发射出的光电子被阳极A吸收，吸收，在电路中形成光电流下列光电在电路中形成光电流下列光电流流I与与A、K之间的电压之间的电压UAK的关的关系图象中，正确的是系图象中，正确的是_()答案：答案：C解析：虽然入射光强度不同，但光的解析：虽然入射光强度不同，但光的频率相同，所以截止电压相同；又因当频率相同，所以截止电压相同；又因当入射光强时，单位时间逸出的光电子多，入射光强时，单位时间逸出的光电子多，饱和光电流大，所以选饱和光电流大，所以选C.答案：答案：C3(2019浙江理综浙江理综)在光电效应实验中，飞飞在光电效应实

25、验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙甲光、乙光、丙光光、丙光)，如下图则可判断出，如下图则可判断出()A甲光的频率大于乙光的频率甲光的频率大于乙光的频率B乙光的波长大于丙光的波长乙光的波长大于丙光的波长C乙光对应的截止频率大于丙乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率光的截止频率D甲光对应的光电子最大初动甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能能大于丙光的光电子最大初动能答案：答案：B解析：由题图可知，丙光的最大电流小于解析：由题图可知，丙光的最大电流小于甲光和乙光，

26、说明逸出的电子数目最少，即甲光和乙光，说明逸出的电子数目最少，即丙光的强度最小由题图说明丙光对应的光丙光的强度最小由题图说明丙光对应的光电子的初动能最大，即丙光的频率最高电子的初动能最大，即丙光的频率最高(波长波长最小最小)，B项正确，项正确，D项错误；甲光和乙光的频项错误；甲光和乙光的频率相同，率相同，A项错误由于是同一光电管，所以项错误由于是同一光电管，所以乙光、丙光截止频率是一样的，乙光、丙光截止频率是一样的，C项错误项错误答案：答案：B4(2019上海单科上海单科)用极微弱的可见光做双缝干涉实用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图(a)、(b)、(c)所示的图象，那么所示的图象，那么()A图象图象(a)表明光具有粒子性表明光具有粒子性B图象图象(c)表明光具有波动性表明光具有波动性C用紫外光观察不到类似的图象用紫外光观察不到类似的图象D实验表明光是一种概率波实验表明光是一种概率波答案：答案：ABD解析：图象解析：图象(a)曝光时间