光电效应的规律课件

第3课时波粒二象性基础回扣1.光电效应 (1)光电效应定义:物体在光(包括不可见光)的照射下从表面发射出电子的现象叫光电效应.发射出的

常称为光电子. (2)光电效应的规律: ①每种金属都有一个截止频率（极限频率）,入射光的频率必须

截止频率才能产生光电效应.电子等于或大于第3课时波粒二象性基础回扣电子等于或大于1 ②光电子的

与入射光的强度无关,只随入射光频率的增大而增大. ③只要入射光频率高于金属的截止频率,照到金属表面时光电子的发射几乎是瞬时的,一般不超过10-9s,与光的强度

关. ④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

.最大初动能无正比 ②光电子的 与入射光的强度无关,只随入射光频率的增大而22.光子说 (1)光子说:在普朗克提出的电磁波的能量是不连续的基础上,爱因斯坦提出了光子说,即空间传播着的光是一份一份的,每一份叫一个光子,一个光子的能量为E=h,其中h=

,为光的频率. (2)光子说的重要意义:光子说能很好地解释光电效应.光由大量的微粒即光子构成,光确实具有

性.6.63×10-34J·s粒子2.光子说6.63×10-34J·s粒子3思路方法(1)照射光的频率决定着是否发生光电效应及光电子的初动能.(2)光电子是金属表面受光照射出来的电子,与光子不同.(3)光电效应中的光包括不可见光.如:紫外线等.(4)光电效应的实质:光现象→电现象.思路方法4题型1光电效应现象及其规律【例1】光电效应实验的装置如图8-3-1所示,用弧光的灯照射锌板,验电器指针张开一个角度.则下面说法中正确的是 ( )

图8-3-1题型1光电效应现象及其规律5A.用紫外线照射锌板,验电器指针会发生偏转B.用绿光照射锌板,验电器指针会发生偏转C.锌板带的是负电荷D.使验电器指针发生偏转的是正电荷解析

将擦得很亮的锌板与验电器连接,用弧光灯照射锌板(弧光灯发出紫外线),验电器指针张开一个角度,说明锌板带了电,进一步研究表明锌板带正电.这说明在紫外线的照射下,锌板中有一部分自由电子从表面飞出来,锌板中缺少电子,于是带正电,选项A、D正确.绿光不能使锌板发生光电效应.答案

ADA.用紫外线照射锌板,验电器指针会发生偏转6预测演练1

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,那么 ( )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预测演练1入射光照射到某金属表面上发生光电效应,若入射光7解析

光电效应瞬时(10-9s)发生,与光强无关,A错;能否发生光电效应,只取决于入射光的频率是否大于截止频率,与光强无关,D错;对于某种特定金属,光电子的最大初动能只与入射光频率有关,入射光频率越大,最大初动能越大,B错;光电子数目多少与入射光强度有关,可理解为一个光子能打出一个电子,光强减弱,逸出的电子数目减少,C对.答案

C解析光电效应瞬时(10-9s)发生,与光强无关,A错;8分析光电效应问题的关键:(1)深刻理解截止频率和逸出功的概念,从能量转化角度理解最大初动能.(2)必须掌握光电效应的规律:①产生条件:每种金属都有一个截止频率,入射光的频率必须大于这个截止频率,才能产生光电效应;②光电子的最大初动能与入射光的强度无关,只随入射光的频率增大而增大;③光电效应的产生几乎是瞬时的,一般不超过10-9s.分析光电效应问题的关键:9题型2光电效应方程及应用例2已知金属铯的极限波长为0.66μm,用0.50μm的光照射铯金属表面发射光电子的最大初动能为多少焦耳?铯金属的逸出功为多少焦耳?

解析铯的逸出功为W0= 将c=3×108m/s,h=6.63×10-34J·s,

λ0=0.66×10-6m,代入上式可得W0=3×10-19J 根据光电效应方程可知,当用波长为λ=0.50μm的光照射金属铯时,光电子的最大初动能为题型2光电效应方程及应用10

Ek=h-W0=-W0

=6.63×10-34× J-3×10-19J =9.8×10-20J 答案

9.8×10-20J3×10-19J Ek=h-W0=-W011预测演练2如图8-3-2所示,当开关S断开时,用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极P,发现电流表读数不为零.合上开关,调节滑线变阻器,发现图8-3-2当电压表读数小于0.60V时,电流表读数仍不为零;当电压表读数大于或等于0.60V时,电流表读数为零.(1)求此时光电子的最大初动能的大小.(2)求该阴极材料的逸出功.预测演练2如图8-3-2所示,12解析

设用光子能量为2.5eV的光照射时,光电子的最大初动能为Ek,阴极材料逸出功为W0.当反向电压达到U=0.60V以后,具有最大初动能的光电子也达不到阳极,因此eU=Ek由光电效应方程:Ek=h-W0由以上二式:Ek=0.6eV,W0=1.9eV所以此时最大初动能为0.6eV,该材料的逸出功为1.9eV.答案

(1)0.6eV(2)1.9eV解析设用光子能量为2.5eV的光照射时,光电子的最大初13金属的逸出功在数值上等于频率(波长)为截止频率(波长)的光子能量,即W0= .金属的逸出功在数值上等于频率(波长)为截止频率(波长14【例3】（16分）波长为λ=0.17μm的紫外线照射至金属筒上能使其发射光电子,光电子在磁感应强度为B的匀强磁场中,做最大半径为r的匀速圆周运动时,已知r·B=5.6×10-6T·m,光电子质量m =9.1×10-31kg,电荷量e=1.6×10-19C.求: (1)光电子的最大动能. (2)金属筒的逸出功.题型3光电结合问题【例3】（16分）波长为λ=0.17μm的紫外线照射至15

解析

(1)光电子做半径最大的匀速圆周运动时,它的动能即是最大动能. 由evB=得v= ①（4分） 所以mv2=m·()2= ②(4分) 代入数据得mv2=4.41×10-19J ③(2分) (2)由爱因斯坦光电效应方程得

W=h-mv2= mv2 ④(4分) 代入数据得W=7.3×10-19J ⑤(2分)

答案(1)4.41×10-19J(2)7.3×10-19J 解析(1)光电子做半径最大的匀速圆周运动时,它的动能即16光电效应现象中发出的光电子可以在磁场或电场中运动,这就是物理光学与电场磁场的结合点.这类问题实质上还是带电粒子在电场、磁场中的运动问题,多为在电场中的类平抛、在磁场中的匀速圆周运动.解决问题的关键就是抓住两种运动的特点及处理方法.光电效应现象中发出的光电子可以在磁场或电场中171.某金属在一黄光照射下,正好有电子逸出,下述说法中,哪种是正确的 ( ) A.增大光强,而不改变光的频率,光电子的最大初动 能将不变 B.用一束更大强度的红光代替黄光,仍能发生光电 效应 C.用强度相同的紫光代替黄光,光电流强度将不变 D.用强度较弱的紫光代替黄光,有可能不发生光电 效应1.某金属在一黄光照射下,正好有电子逸出,下述说法中,哪种是18解析

逸出的光电子的最大初动能Ekm=h-W,频率不变,故Ekm不变,A正确.红光频率小于黄光频率,即小于极限频率,故不能发生光电效应,B错.由于紫光频率大于黄光频率,即使光强减小,仍能发生光电效应,因此D错误.用强度相同的紫光代替黄光,使得入射光的光子数减少,导致光电子数减少,形成的光电流强度将减少,C错.答案

A解析逸出的光电子的最大初动能Ekm=h-W,频率不192.如图8-3-3所示,使用强度相同 的连续光谱中的红光到紫光按 顺序照射光电管的阴极,电流 表均有示数.在螺线管外悬套一 金属线圈,理论上在线圈中能产生感应电流的是 ( ) A.用紫光照射时 B.用红光照射时 C.改变照射光颜色的过程中 D.均没有感应电流图8-3-32.如图8-3-3所示,使用强度相同图8-3-320

解析使金属线圈中产生感应电流的条件是通电螺线管的磁场发生改变,即螺线管中的电流发生变化.由于光电管形成的电流随照射光的频率变化而变化,而光的颜色由频率决定,故选C.

答案

C 解析使金属线圈中产生感应电流的条件是通电螺线管的磁场发213.在演示光电效应的实验中,原来不带电的一块锌板与灵敏静电计相连,用弧光灯照射锌板时,静电计的指针张开一个角度,如图8-3-4所示,这时( ) A.锌板带正电,指针带负电 B.锌板带正电,指针带正电 C.锌板带负电,指针带正电 D.锌板带负电,指针带负电图8-3-43.在演示光电效应的实验中,原来不带电的一块锌板与灵敏静电计22

解析

锌板受弧光灯照射,吸收紫外线的光子,发生光电效应,放出光电子,中性的锌板因失去电子而带正电,与锌板连在一起的静电计指针也带正电.

答案

B 解析锌板受弧光灯照射,吸收紫外线的光子,发生光电效应,234.用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应,可得到光电子的最大初动能Ek随入射光频率变化的Ek—图象.已知钨的逸出功是 3.28eV,锌的逸出功是3.34eV,若将二者的图线画在同一个坐标图中,以实线表示钨,虚线表示锌,如下图所示,则正确反映这一过程的图象是( )4.用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应,可24

解析

由方程Ek=h-W0可知,Ek与的关系图象的斜率为h,不同的金属W0不同,但斜率相同,A正确.

答案A 解析由方程Ek=h-W0可知,Ek与的关系255.研究光电效应规律的实验装置 如图8-3-5所示,用频率为的光 照射光电管阴极K时,有光电子 产生.由于光电管K、A间加的是 反向电压,光电子从阴极K发射 后将向阳极A做减速运动.光电 流i由图中电流计G测出,反向电压U由电压表V测出.当电流计的示数恰好为零时,电压表的示数称为反向截止电压U0,在下列表示光电效应实验规律的图象中,错误的是 ( )图8-3-55.研究光电效应规律的实验装置图8-3-526光电效应的规律课件27

解析

由光电效应规律可知,光电流的强度与光强成 正比,光射到金属上时,光电子的发射是瞬时的,不需要时间积累,故A、D图象正确;从金属中打出的光电子,在反向电压作用下做减速运动,随着反向电压的增大,到达阳极的光电子数减少,故C图象正确;由光电效应方程可知:h=h+Ekm,而eU0=Ekm,所以有h=h+eU0,由此可知,B图象错误.

答案

B 解析由光电效应规律可知,光电流的强度与光强成286.已知能使某金属产生光电效应的截止频率为,则 ( ) A.当用频率为2的单色光照射该金属时,一定能产 生光电子 B.当用频率为2的单色光照射该金属时,所产生 的光电子的最大初动能为h C.当照射光的频率大于时,若增大,则逸出功 增大 D.当照射光的频率大于时,若增大一倍,则光 电子的最大初动能也增大一倍6.已知能使某金属产生光电效应的截止频率为,则 29

解析

由光电效应方程h=h+Ekm知,当入射光频率为2时,一定能产生光电子,其最大初动能Ekm=h-h=2h-h=h,故A、B正确,D错误;逸出功与金属材料有关,与入射光频率无关,故C错.

答案

AB 解析由光电效应方程h=h+Ekm知,307.如图8-3-6所示,阴极K用极 限波长λ0=0.66μm的金属 铯制成,用波长λ=0.50μm 的绿光照射阴极K,调整两个 极板间的电压,当A板电压比 阴极高出2.5V时,光电流达 到饱和,电流表示数为0.64μA,求: (1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极时的最大初动能. (2)如果把照射阴极的绿光光强增大为原来的2倍,每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极的最大初动能.图8-3-67.如图8-3-6所示,阴极K用极图8-3-631 解析(1)光电流达到饱和时,阴极发射的光电子全部到达阳极A,阴极每秒钟发射的光电子的个数

n= =4.0×1012个 根据爱因斯坦光电方程,光电子的最大初动能

mvmax2=h-W0=

=6.63×10-34×3×108× J =9.6×10-20J

解析(1)光电流达到饱和时,阴极发射的光电子全部到达阳32 (2)如果照射光的频率不变,光强加倍,根据光电效应实验规律,阴极每秒钟发射的光电子数为

n