【物理】光电效应 课件-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

横县百合完全中学韦衍虎182761435374.2光电效应

照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出，这个现象称为光电效应，这种电子常称为光电子。一、光电效应的实验规律1.研究光电效应的电路图窗口阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极。阴极K在受到光照时能够发射光电子阳极A吸收阴极K发出的光电子，形成光电流？加正向电压的目的是放大实验效果，增强实验“可见性”E

电压U为0时电流I并不为0阴极uAAK2.实验规律

大量实验表明：入射光的频率必须高于某一极限频率才能发生光电效应。①存在截止频率(极限频率)：vc→跟材料有关++++++

一一一一一一KAE

②存在饱和电流：IC一定的光照情况下，产生的光电子数量是一定的。

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。FF阴极③存在遏止电压：Uc(反向电压)+++++

一一一一一KAE

光电子刚好不能到达A极：FF阴极

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

ν改变时，遏止电压也会改变。

光电子的能量（初动能）只与入射光的频率有关，与入射光的强弱无关。④光电效应具有瞬时性

实验发现：无论入射光多为弱，都会在照射到金属时立即产生光电子，精确测量表明这个时间<10-9s，也就是说电子不需要积累能量的时间。截止频率饱和电流遏止电压规律→频率→光强→频率瞬时<10-9s令科学家感到困惑uAAK二、光电效应解释思考与讨论

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?金属原子原子核

这表明金属表面层内存在一种力，阻碍电子的逃逸。电子要从金属中挣脱出来，必须获得一些能量，以克服这种阻碍。使电子脱离某种金属所做功的最小值。①逸出功W0：金属钨钙钠钾铷vc/（1014HZ）10.957.735.535.445.15W0/eV4.543.202.292.252.13②光照射金属表面时,电子吸收的能量超过逸出功，从金属表面逸出的电子(光电子)。1.光的电磁理论三、爱因斯坦的光电效应理论1.光量子理论

普朗克认为：震动着的带电微粒的能量是不连续的。

爱因斯坦认为：光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的。每一份称为光量子，简称光子。E=hν光子的能量：2.爱因斯坦光电效应方程hv=W0+EKEK=hv-W0—————金属的逸出功

W0——光电子最大初动能

3.爱因斯坦对光电效应实验规律的解释①截止频率的解释

当电子被光照射时，一个电子只能吸收一个光子的能量，也就是hv的能量。hv<W0→无光电效应hv=W0→就是极限频率hv>W0→产生光电效应②遏止电压的解释EK=hv-w0遏止电压Uc只与入射光的频率有关密立根由此验证了光电效应方程

测量金属的遏止电压Uc和入射光的频率v，计算出普朗克常量h，并与普朗克通过黑体辐射得出的h相比较。③瞬时性的解释

电子一次性吸收了光子的全部能量，所以自然不需要时间的积累。

对于同种频率的光，光较强时，单位时间内照射到金属表面的光子数较多，照射金属时产生的光电子较多，因而饱和电流较大。④饱和电流的解释到此为止光量子理论完美解释了光电效应的各种现象。四、康普顿效应和光子动量1.康普顿效应

研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与人射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分的现象。2.光子模型解释康普顿效应康普顿光子不仅具有能量，而且具有动量，光子的动量p与光的波长λ和普朗克常量h有关：P↓——λ↑五、光的波粒二象性光电效应康普顿散射λ>λ0思考：光究竟是就是粒子，还是波？干涉衍射光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。λ>λ0波粒二象性传播的过程中，表现出波动性波长较长时，表现出波动性波长较短时，表现出粒子性物体相互作用时，表现出粒子性

光的粒子性和波动性是相对的，是不同条件下的表现。例1：如图所示，用绿光照射一光电管的阴极时产生光电效应，欲使光子从阴极逸出是的最大初动能增大，应采取的措施是（）A.改用红光照射B.改用紫光照射C.增大绿光的强度D.增大加在光电管上的正向电压课堂练习B课堂练习例2：光电效应实验的装置如图所示，则下列说法正确的是（）A.用紫外线照射锌板，验电器指针会发生偏转B.用红色光照射锌板，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AD课堂练习例3：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.从光照射金属表面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C课堂练习例4：关于光电效应的规律，下列说法正确的是（）A.当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，则入射光的频率越高，产生的光电子的最大初动能越大B.当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，则入射光的强度越大，产生的光电子数越多C.同一频率的光照射不同的金属，如果都能产生光电效应，则逸出功大的金属产生的光电子的最大初动能也越大D.对某种金属，入射光波长必须小于某一极限波长，才能有光电子逸出AD课堂练习例5：当某种频率的光照射到光电管时，电流表中没有读数，以下这些操作，哪个可能使电流表有读数（）A.将电池的极性反转B.将变阻器的滑片向移动C.将变阻器的滑片向的移动D.换用频率更高的光D课堂练习例6：一束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的三束光。分别照射到相同的金属板a、b、c上，如图所示，已知金属板b有光电子放出，则可知（）A.板a一定不放出光电子B.板a一定放出光电子C.板c一定不放出光电子D.板c一定放出光电子D例7：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，将产生什么结果?课堂练习答：当入射光波长低于截止波长时，光强增加，单位时间逸出的光电子数增多；入射光波长高于截止波长时，无论光强怎么增加，都不会有光电子发射出来。

当入射光的频率高于截止频率时，入射光的频率增加，发射的光电子最大初动能增大。课堂练习例8：下列有关光的波粒二象性的说法正确的是（）A.有的光是波，有的光是粒子B.光子与电子是同样的一种粒子C.光的波长越长，其波动性越显著；波长越短.其粒子性越显著D.大量光子的行为