2022-2023学年粤教版（2019）选择性必修第三册 4.1光电效应 课件（15张PPT）

第四章波粒二象性第一节光电效应粤教版选择性必修第三册

把一块锌板连接在验电器上，并使锌板带负电，验电器指针张开。用紫外线灯照射锌板，观察验电器指针的变化。这个现象说明了什么问题？

紫外线让电子从锌板逸出一、光电效应

2、光电子：在光电效应现象中发射出来的电子被称为光电子。1、概念：金属在光的照射下发射电子的现象被称为光电效应。

3、光电管

光电管的工作原理:为了把光电子尽可能多地收集到阳极，以增强光电流，通常还在光电管两极加上正向电压。

光电流：阴极发射的光电子受到正向电压

加速，被阳极收集，在回路中形成电流，被称为光电流。二、光电效应的实验规律

光电效应的发生是存在一定的条件的。

【思考问题】以上实验改用很强的白炽灯照射，却不能发生光电效应，这说明什么问题？二、光电效应的实验规律

【观察与思考】如图所示为光电效应演示器及原理图，注意观察不同入射光强度、频率和光照时长对应的光电流的大小。改变入射光的频率：用不同颜色的滤色片二、光电效应的实验规律

实验现象1：在电流较小时电流随着电压的增大而增大；但当电流增大到一定值之后，即使电压再增大，电流也不会再进一步增大了。

饱和光电流：与光的强度有关，光的强度越强，饱和光电流越大。二、光电效应的实验规律

实验现象2：当入射光的频率减小到某一数值

时，光电流消失，这表明已经没有光电子了。

截止频率：对于每一种金属，只有当入射光的频率大于某一频率

时，才会产生光电流，我们将这个频率称为截止频率。其对应的波长称为截止波长。【讨论与交流】为什么说金属材料存在截止频率是一个“奇怪”的现象？

任何一种金属，都存在一个截止频率。所以当入射光的频率比较低时，无论光多么强，照射时间多么长，光电管都不能发射光电子，即没有光电流产生。

直接从金属表面飞出的速度

最大，其动能为最大初动能。

情境：如图所示，在光电管的两个电极上加上反向电压，调节反向电压的大小可以阻止光电子到达阳极。在强度和频率一定的光的照射下，回路中的光电流将会随着反向电压的增加而减小，当反向电压达到某一数值时，光电流将会减小到零。

遏止电压：【思考问题】（1）设光电子的电荷量为

，质量为

，光电子到达阳极时要克服反向电场力做多少功？（2）光电子出射的最大初动能与遏止电压有什么关系？

1、对于任何一种金属，都存在一个截止频率，入射光的频率必须大于这个截止频率，才能产生光电效应；低于这个截止频率的光就不能产生光电效应。二、光电效应的实验规律

2、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。

3、当入射光的频率大于截止频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比。

4、入射光照射金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10-9s。

【讨论与交流】光电子的最大初动能可以通过测量金属的遏止电压来确定。那么，金属的遏止电压与入射光的强度和频率又有什么关系？

对于一定频率的光，同种金属的遏止电压是一样的，不同频率的入射光，金属对应的遏止电压不一样，遏止电压与入射光的强度无关。

实验中，随着反向电压的逐渐增大，光电流只逐渐减小的。由此推测所有光电子的动能是不一样的，遏止电压对应的是最大初始动能的光电子。三、经典电磁理论解释的困难

波动理论认为光的能量是由光的强度决定的，而光的强度又是由光波的振幅决定的，跟频率无光。【思考问题】阅读教材内容，请列举出电磁理论解释光电效应的困难之处，完成下列表格。困难波动理论光电效应实验结果困难1

困难2

困难3

无论入射光的频率是多少，只要光强足够大，总可以使电子获得足够的能量从而产生光电效应。

如果光的频率小于金属的截止频率，无论光强多大，都没有光电效应

光强越大，电子可以获得更多的能量，光电子的最大初动能也应越大，遏止电压越大。即射出电子的动能由入射光的强度来决定。

遏止电压与光强无关，与频率有关

光强大时，电子能量积累的时间就短，光强小时，能量积累的时间就长。

当入射光照射到光电阴极时，无论光怎样微弱，几乎在一瞬间就产生了光电子。练习1：在光电效应实验中，如果入射光的波长确定而强度增加，将产生什么结果？如果入射光的频率增加，将