人教版高中物理选择性必修三 第4章第2节光电效应课件第一课时

1、光电效应（第一课时）人教版高中物理 选择性必修3新知导入视频新知讲解用弧光灯照射擦得很亮的锌板，(注意用导线与不带电的验电器相连），使验电 器张角增大到约为 30度时，再用与丝绸磨擦过的玻璃棒去靠近锌板，则验电器的指针张角会变大。表明锌板在射线照射下失去电子而带正电一.光电效应的实验规律新知讲解当光线（包括不可见光）照射在金属表面时，金属中有电子逸出的现象，称为光电效应。逸出的电子称为光电子。光电子定向移动形成的电流叫光电流。 新知讲解阳极阴极思考1：在如图所示的电路中灵敏电流计会有示数吗？思考2：当有光照射阴极K时回路中会有电流吗？新知讲解阳极阴极思考3：为什么要加正向电压？不加正向电压电路

2、中有电流吗？分析解答：光束照在阴极K上会发生光电效应现象，但只有极少的电子能到达阳极A，电路中电流很小。加了正向电压后，大量的电子在电场力的作用下向阳极运动，形成较大电流。（加正向电压的目的是放大实验效果，增强实验“可见性”）。新知讲解阳极阴极思考4：保持光照条件不变，逐渐加大两极之间的电压，大家分析光电流会怎样变化？新知讲解（1）存在饱和电流光照不变，增大UAK，G表中电流达到某一值后不再增大，即达到饱和值。因为光照条件一定时，K发射的电子数目一定。实验表明：入射光越强，饱和电流越大，单位时间内发射的光电子数越多。新知讲解阳极阴极思考5：保持光照条件不变，对调电源的正负极，逐渐加大两极之间的

3、电压，大家分析光电流会怎样变化？新知讲解：使光电流减小到零的反向电压+ + + + + + 一 一 一 一 一 一v加反向电压，如右图所示：光电子所受电场力方向与光电子速度方向相反，光电子作减速运动。若最大的初动能U=0时，I0，因为电子有初速度则I=0，式中UC为遏止电压(2)存在遏止电压EEUFKA新知讲解IIsUaOU黄光（ 强）黄光（ 弱）光电效应伏安特性曲线遏止电压饱和电流兰光Ub思考6：对刚才的实验，加了遏止电压后，如果再增大入射光的强度，电路中会有光电流吗？减弱光的强度，遏止电压会减小吗？实验表明:对于一定颜色(频率)的光, 无论光的强弱如何,遏止电压是一样的. 光的频率 改变时

4、，遏止电压也会改变。光电子的能量只与入射光的频率有关，与入射光的强弱无关。新知讲解经研究后发现：对于每种金属，都相应确定的截止频率 c 。 当入射光频率 c 时，电子才能逸出金属表面；当入射光频率 c时，无论光强多大也无电子逸出金属表面。(3)存在截止频率新知讲解(4)具有瞬时性阳极阴极实验结果：即使入射光的强度非常微弱，只要入射光频率大于被照金属的极限频率，电流表指针也几乎是随着入射光照射就立即偏转。更精确的研究推知，光电子发射所经过的时间不超过109 秒（这个现象一般称作“光电子的瞬时发射”）。光电效应在极短的时间内完成 新知讲解勒纳德等人通过实验得出以下结论： 对于任何一种金属，都有一个

5、极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率，才能发生光电效应，低于这个频率就不能发生光电效应； 当入射光的频率大于极限频率时，入射光越强，饱和电流越大；光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光的频率增大而增大；入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10-9秒.新知讲解二.光电效应解释中的疑难 思考7：人们知道，金属中原子外层的电子会脱离原子而做无规则的热运动。但在温度不很高时，电子并不能大量逸出金属表面，这是为什么呢?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。温度不很高时，电子不能大量逸出，是由于受到金属表面层的引力作用，电子要从金属中挣脱出来，必须克

6、服这个引力做功。新知讲解当光照射金属表面时，电子会吸收光的能量。若电子吸收的能量超过逸出功，电子就能从金属表面逸出，这就是光电子。光越强，逸出的电子数越多，光电流也就越大。这些结论与实验相符。金属钨钙钠钾铷截止频率0/1014 Hz10.957.735.535.445.15逸出功W0/eV4.543.202.292.252.13新知讲解光越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电压UC应与光的强弱有关。不管光的频率如何，只要光足够强，电子都可获得足够能量从而逸出表面，不应存在截止频率。如果光很弱，按经典电磁理论估算，电子需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10 -

7、9 S。 以上三个结论都与实验结果相矛盾的，所以无法用经典的波动理论来解释光电效应。课堂练习1、利用光电管研究光电效应实验如图所示,用频率为的可见光照射阴极K,电流表中有电流通过,则()A.用紫外线照射,电流表不一定有电流通过B.用红光照射,电流表一定无电流通过C.用频率为的可见光照射K,当滑动变阻器的滑动触头移到A端时,电流表中一定无电流通过D.用频率为的可见光照射K,当滑动变阻器的滑动触头向B端滑动时,电流表示数可能不变D课堂练习解析：因紫外线的频率比可见光的频率高,所以用紫外线照射时,电流表中一定有电流通过,选项A错误。因不知阴极K的截止频率,所以用红光照射时,也可能发生光电效应,所以选

8、项B错误。即使UAK=0,电流表中也可能有电流通过,所以选项C错误。当滑动触头向B端滑动时,UAK增大,阳极A吸收光电子的能力增强,光电流会增大,当所有光电子都到达阳极A时,电流达到最大,即饱和电流,若在滑动前,电流已经达到饱和电流,那么即使增大UAK,光电流也不会增大,所以选项D正确。新知讲解规律方法：关于光电效应的三个理解误区误区1:误认为光电效应中,只要光强足够大,就能发生光电效应。产生该误区的原因是对产生光电效应的条件认识不清,实际上能不能发生光电效应由入射光的频率决定,与入射光的强度无关。误区2:误认为光电流的强度与入射光的强度一定成正比。出现该误区是由于混淆了光电流和饱和光电流。实

9、际上,光电流未达到饱和值之前其大小不仅与入射光的强度有关,还与光电管两极间的电压有关,只有饱和光电流的强度才与入射光的强度成正比。新知讲解误区3:误认为入射光越强,产生的光电子数一定越多。这是对光强的概念理解不全面造成的,实际上,入射光强度指的是单位时间内入射到金属单位面积上的光子的总能量,是由入射的光子数和入射光子的频率决定的,可用E=nh表示,其中n为单位时间内的光子数。在入射光频率不变的情况下,光强度与光子数成正比。换用不同频率的光,即使光强度相同,光子数目也不同,因而逸出的光电子数目也不同。拓展提高1、下列利用光子说对光电效应的解释正确的是()A.金属表面的一个电子只能吸收一个光子B.

10、电子吸收光子后一定能从金属表面逸出,成为光电子C.金属表面的一个电子吸收若干个光子,积累了足够的能量才能从金属表面逸出D.无论光子能量大小如何,电子吸收光子并积累能量后,总能逸出成为光电子解析：根据光子说,金属中的一个电子一次只能吸收一个光子,只有所吸收的光子频率大于金属的截止频率,电子才能逃离金属表面,成为光电子,且光子的吸收是瞬时的,不需时间的积累,故只有选项A正确。A拓展提高2、电器指针原来是闭合的,现让紫外线灯发出的光照射锌板,发现验电器指针张开了,则()A.验电器的指针带了正电B.该实验表明光是一种电磁波C.增强紫外线灯的发光强度,指针张角会增大D.红光照射锌板,验电器的指针张角一定

11、会变得更大AC拓展提高解析：用紫外线灯照射锌板时,验电器指针发生了偏转,可知发生了光电效应,电子从锌板中逸出,此时锌板失去电子带正电,故A正确。光是一种电磁波,但本实验无法得出此结论,故B错误。紫外光越强,单位时间内逸出的光电子数目越多,则带电荷量越大,所以验电器的指针偏角越大,故C正确。因为红光的频率小于紫外线的频率,用红光照射,不一定发生光电效应,故D错误。拓展提高3、(2020江苏盐城期末)如图所示,当光照射到光电管时,灵敏电流计指针没有发生偏转,检查电路没有发现断路情况,各元件也正常。发生这种情况可能的原因是()A.电源电压太高 B.入射光波长太长C.入射光强度较弱D.光照射时间太短解析：由题图可知,此时电源提供的电压为正向电压,只要能发生光电效应,电路中就有电流,故A错误;若入射光波长太长,频率太小，小