高中物理一轮复习选修PPT课件

1、3.光电效应规律(1)每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须_这个极限频率才能产生光电效应。低于这个频率的光不能产生光电效应。(2)光电子的最大初动能与入射光的_无关，只随入射光频率的增大而_。(3)光电效应的发生_的，一般不超过10-9 s。(4)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_。大于强度增大几乎是瞬时正比第1页/共27页知识点 2 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，而是一份一份的，每一份叫做一个光的能量子，简称光子，光子的能量_。其中h=6.6310-34 Js。(称为普朗克常量)2.逸出功W0使电子脱离某种金属所做功的_。h最小

2、值第2页/共27页3.最大初动能发生光电效应时，金属表面上的_吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值。4.爱因斯坦光电效应方程(1)表达式：Ek=h-_。(2)物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是h，这些能量的一部分用来克服金属的_，剩下的表现为逸出后光电子的最大初动能Ek 。电子W0逸出功W02ec1m v2第3页/共27页5.对光电效应规律的解释对应规律对应规律对规律的产生的解释对规律的产生的解释存在极限存在极限频率频率0 0电子从金属表面逸出，首先必须克服金属电子从金属表面逸出，首先必须克服金属原子核的引力做功原子核的引力做功W W0 0，要使入射光子的能，要使

3、入射光子的能量不小于量不小于W W0 0，对应的频率，对应的频率0 0= ,= ,即极限即极限频率频率光电子的最大初光电子的最大初动能随着入射光动能随着入射光频率的增大而增频率的增大而增大，与入射光强大，与入射光强度无关度无关电子吸收光子能量后，一部分克服阻碍作电子吸收光子能量后，一部分克服阻碍作用做功，剩余部分转化为光电子的初动用做功，剩余部分转化为光电子的初动能，只有直接从金属表面飞出的光电子才能，只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能，对于确定的金属，具有最大初动能，对于确定的金属，W W0 0是一定的，故光电子的最大初动能只随是一定的，故光电子的最大初动能只随入射光的频率增大而

4、入射光的频率增大而_0Wh增大第4页/共27页对应规律对应规律对规律的产生的解释对规律的产生的解释效应具有效应具有瞬时性瞬时性光照射金属时，电子吸收一个光子的能量光照射金属时，电子吸收一个光子的能量后，动能立即增大，不需要后，动能立即增大，不需要_的过的过程程光较强时光较强时饱和电流大饱和电流大光较强时，包含的光子数较多，照射金属光较强时，包含的光子数较多，照射金属时产生的时产生的_较多，因而饱和电流较大较多，因而饱和电流较大积累能量光电子第5页/共27页【思考辨析】(1)光电效应中的“光”指的是可见光。( )(2)只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应。 ( )(3)光电子就是光子

5、。( )(4)入射光的强度相同，则入射光的频率一定相同。( )(5)极限频率越大的金属材料逸出功越大。 ( )(6)从金属表面出来的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小。( )(7)入射光的频率越大，逸出功越大。( )(8)光电子的最大初动能与入射光的频率无关。( )第6页/共27页分析:(1)光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光，(1)错。(2)每种金属都存在截止频率，小于截止频率的光照射时间再长也不会产生光电效应，(2)错。(3)光电子实质上是电子，(3)错。(4)光强是单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量nh，即光强与光子数n和频率都有关系，(4)错。第7页/共

6、27页(5)逸出功W0=h0，0越大，W0越大，(5)正确。(6)由Ek=h-W0知，只有在光照频率不变的情况下，Ek越大，W0越小，(6)错。(7)逸出功由金属本身决定，与其他因素无关，(7)错。(8)光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，(8)错。第8页/共27页考点 1 光电效应规律的理解(三年5考) 深化理解【考点解读】区分光电效应中的五组概念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。第9页/共27页2.光电子的动能与光电子的最大初动能光照射到金属表面时，电子吸收光子的全

7、部能量，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；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的情况，才具有最大初动能。光电子的初动能小于等于光电子的最大初动能。3.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。第10页/共27页4.入射光强度与光子能量入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量。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

8、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。第11页/共27页【典例透析1】(2013海淀区模拟)入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，则( )A.从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加B.逸出的光电子的最大初动能将减小C.单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少D.有可能不发生光电效应第12页/共27页【解题探究】(1)电子吸收光子的能量，需要一定的时间积累吗？提示：不需要积累吸收能量的时间。(2)光电子的最大初动能与入射光的强度有关吗？提示：无关。(3)产生光电效应的条件是什

9、么？提示：入射光的频率大于极限频率。第13页/共27页【解析】选C。光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10-9 s，且与入射光的强度无关，A错；光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光频率的增大而增大，入射光的强度减弱而频率保持不变，逸出的光电子的最大初动能将不变，B错；光强减弱单位时间内入射的光子数减少，则单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少，C对；只要入射光的频率大于极限频率就能产生光电效应，入射光只是强度减弱而频率保持不变，故仍能发生光电效应，D错。第14页/共27页【总结提升】解决光电效应规律问题的技巧熟练掌握光电效应规律是解决此类问题的关键。光电效应实验规律可理解

10、记忆：“放不放(光电子)，看光限(入射光最低频率)；放多少(光电子)，看光强；(光电子的)最大初动能(大小)，看(入射光的)频率；要放瞬时放”。第15页/共27页【变式训练】硅光电池是利用光电效应原理制成的器件，下列表述正确的是( )A.硅光电池是把光能转变为电能的一种装置B.硅光电池中吸收了光子能量的电子都能逸出C.逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率无关D.任意频率的光照射到硅光电池上都能产生光电效应第16页/共27页【解析】选A。光电效应是光(包括不可见光)照射金属使其逸出电子的现象，因此，硅光电池是把光能转化为电能的一种装置，A正确。根据光电效应规律知，大于极限频率的光才能被金属中的

11、电子吸收而发生光电效应，跑向金属内部的电子并不能飞出金属，B、D错误。光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，C错误。第17页/共27页考点 2 光电效应的图像分析(三年9考)对比分析【考点解读】 图像名称图像名称图线形状图线形状由图线直接由图线直接( (间接间接) )得到的物理量得到的物理量最大初动能最大初动能E Ek k与入射光与入射光频率频率的关的关系图线系图线极限频率：图线与极限频率：图线与轴交点的横坐标轴交点的横坐标0 0逸出功：图线与逸出功：图线与E Ek k轴轴交点的纵坐标的值交点的纵坐标的值W W0 0=|-E|=E=|-E|=E普朗克常量：图线的普朗克常量：图线的斜率斜率

12、k=hk=h第18页/共27页图像名称图像名称图线形状图线形状由图线直接由图线直接( (间接间接) )得到的物理量得到的物理量颜色相同、颜色相同、强度不同的强度不同的光，光电流光，光电流与电压的关与电压的关系系遏止电压遏止电压U Uc c：图线与：图线与横轴的交点横轴的交点饱和光电流饱和光电流I Im m：电流：电流的最大值的最大值最大初动能：最大初动能：E Ekmkm=eU=eUc c颜色不同颜色不同时，光电流时，光电流与电压的关与电压的关系系遏止电压遏止电压U Uc1c1、U Uc2c2饱和光电流饱和光电流最大初动能最大初动能E Ek1k1=eU=eUc1c1E Ek2k2=eU=eUc2

13、c2第19页/共27页图像名称图像名称图线形状图线形状由图线直接由图线直接( (间接间接) )得到的物理量得到的物理量遏止电压遏止电压U Uc c与入射与入射光频率光频率的关系图的关系图线线截止频率截止频率0 0: :图线与图线与横轴的交点横轴的交点遏止电压遏止电压U Uc c：随入射：随入射光频率的增大而增大光频率的增大而增大普朗克常量普朗克常量h:h:等于图等于图线的斜率与电子电量的线的斜率与电子电量的乘积，即乘积，即h=keh=ke。( (注：此注：此时两极之间接反向电压时两极之间接反向电压) )第20页/共27页【典例透析2】(2013 淮安模拟)从1907年起，美国物理学家密立根开始

14、以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量。他通过如图所示的实验装置测量某金属的遏止电压Uc与入射光频率，作出Uc-的图像，由此算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射测出的h相比较，以检验爱因斯坦方程的正确性。图中频率1、2，遏止电压Uc1、Uc2及电子的电荷量e均为已知，求：第21页/共27页(1)普朗克常量h；(2)该金属的截止频率0。【解题探究】(1)试分析得出Uc与的关系式用到的公式：最大初动能Ek与光的频率的关系：_。最大初动能Ek与遏止电压Uc的关系：_。(2)Uc-图线与横轴交点的物理意义是什么？提示：与遏止电压Uc=0对应的频率是截止频率0。Ek=h-W0Ek=eUc第22页

15、/共27页【解析】根据爱因斯坦光电效应方程Ek=h-W0及动能定理eUc=Ek得结合图像知普朗克常量 ,答案:(1) (2)c0hhUeec2c1c12110UUUhke c2c121e UUh c21c120c2c1UUUU c2c121e UU c21c12c2c1UUUU 第23页/共27页【总结提升】应用光电效应方程时的注意事项(1)每种金属都有一个截止频率，光频率大于这个截止频率才能发生光电效应。(2)截止频率是发生光电效应的最小频率，对应着光的极限波长和金属的逸出功，即h0=h =W0。(3)应用光电效应方程Ek=h-W0时，注意能量单位电子伏和焦耳的换算(1 eV=1.610-19 J)。0c第24页/共27页(4)作为能量守恒的一种表达式可以定性理解方程h=W0+ mv2的意义：即入射光子的能量一部分相当于转换在金属的逸出功上，剩余部分转化为光电子的动能。对某种金属来说W0为定值，因而光子频率决定了能否发