【课件】+光电效应+课件人教版（2019）选择性必修第三册

第四章原子结构和波粒二象性

人教版（2019）选修第三册4.2

光电效应1.通过实验，了解光电效应现象及其实验规律。2.了解爱因斯坦光电效应理论及其意义，能用爱因斯坦光电效应方程解释光电效应现象。3.了解康普顿效应及其意义。4.能根据实验结论说明光的波粒二象性。√√学习目标

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？导入新课演示：观察光电效应现象实验装置1.光电子：2.光电流：总结猜想：光电效应中，发射光电子的情况与哪些因素有关？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。●光的频率（颜色）●光照强度●金属材料⑵在如图所示的电路中，当有光照时，阴极与阳极间的外加电压有什么作用？⑴电源断开情况下，灵敏检流计所在回路有电流吗？思考阴极K：当有光照射阴极K时，能够发射光电子。【装置设计】电源：正负极可对调，阳极与阴极之间电压可

连续调节。一、光电效应的实验规律对于每种金属，都有确定的截止频率vc。

●当入射光频率ν

>

νc

时，电子才能逸出金属表面；●当入射光频率ν

<

νc时，无论光强多大也无电子逸出金属表面。1.存在截止频率νc

【实验规律】金属能否发生光电效应与入射光强弱无关，只与频率有关。实验结果：2.存在饱和电流思考：⑴当光照射到阴极K时，不加电压，电路中电流为0吗？⑵如何增大电流？●两极上加电压●增加入射光强度⑶通过滑动变阻器改变两极上的电压，随着电压的增大，电路中的电流会如何变化？会无限增大吗？光电流与电压的关系实验结果：⑵光的频率不变时，入射光越强，

饱和电流越大。⑴光照不变，增大UAK，光电流

趋于一个饱和值。●在光的频率一定时，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。●在一定光照条件下，单位时间内阴极K发射的光电子数是一定的，电压增加到一定值时，所有光电子均被阳极A吸收，电流不再随电压增加而增大。论证：3.存在遏止电压思考：电源极性对调，情况如何？EEF++++++U－vKA------分析：当加反向电压时，光电子作减速运动。若则有I=0加反向电压使电流减为0，为什么要强调上限速度？UC

：称最大初动能称为遏止电压，是使光电流减小到零的反向电压。⑴对于同一种颜色（频率）的光，无论光的强弱如何，遏止电压都一样；光电流与电压的关系结论：光电子的能量（动能）只与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关。实验结果：⑵光的频率发生变化时，遏止电压也会发生变化。4.具有瞬时性实验结果：

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。光电效应几乎瞬时发生的

思考：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?分析：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，必须克服这个引力做功。二、光电效应经典解释中的疑难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。建立概念：金属的逸出功阅读课本P73

表格：

逸出功的大小取决于金属的特性1.金属的逸出功光越强，逸出的电子数越多，光电流也就越大。⑴能解释的实验事实⑵经典电磁理论的结论与实验事实相矛盾之处项目经典电磁理论的结论实验结论是否存在极限频率遏止电压UC与光强关系光电子发射快慢有关不应存在需要时间积累无关存在具有瞬时性2.利用经典电磁理论解释光电效应实验W0：金属逸出功Ek:为光电子的最大初动能方程实质：方程前提：⑴1.光电效应方程光子假说能量守恒三、爱因斯坦的光电效应理论

hν:光子能量

hν

=Ek

+W0

或

Ek=hν-W0hνW0横轴上的截距：纵轴上的截距：

图线的斜率：⑵Ek-ν图像⑶意义：Ek=hν-W0证明了光具有粒子性。截止频率逸出功的负值普朗克常量h2.光电效应方程解释光电效应实验规律⑴解释存在截止频率金属的截止频率：

光电效应产生条件：νc

=W0/hv>vc由Ek

=hν-W0知Ek=0时，ν=ν0故可得eUc=hv-W0⑵解释遏止电压与光强无关光电流与电压的关系Ek=hv-W0对某种金属W0一定，遏止电压Uc只与入射光的频率有关，与光强无关。可见：⑶解释瞬时性

⑷解释光频率一定时，饱和光电流与光强有关

光越强→单位时间照射到金属表面光子数目多→单位时间发射光电子多→光电流大。电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间。针对练1一束绿光照射某金属发生了光电效应，则下列说法正确的是

（）A.若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子数增加B.若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子最大初动能增加C.若改用紫光照射，则可能不会发生光电效应D.若改用紫光照射，则逸出的光电子的最大初动能增加AD针对练2利用光电管研究光电效应实验如图所示，用频率为ν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ν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ν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思考与讨论：Uc-v关系由

eUc=hv-W0

整理得3.密立根验证光电效应方程讨论：如何测量普朗克常量？例某金属的Uc-v图像（课本P75）根据图像求：⑴该金属的极限频率是多少？⑵若电子电量为e，图像斜率为k，求普朗克常量。1.光的散射光在介质中与物质微粒相互作用，因而传播方向发生改变，这种现象叫做光的散射。2.康普顿效应

石墨对

x射线的散射时，在散射的

x

射线中，除了与入射波长λ0

相同的成分外，还有波长大于λ0

的成分，这个现象称为康普顿效应。x射线λ＝λ0石墨体（散射物质）λ=λ0λ>λ0四、康普顿效应和光子的动量⑵在康普顿效应中，入射光子与晶体中电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，光子的动量变小，因此，有些光子散射后波长变长。3.解释现象⑴光子不仅有能量，还具有有动量动量表达式P↓

λ↑——证明了光具有粒子性4.康普顿效应的意义光学发展史学说名称微粒说波动说电磁说光子说波粒二象性代表人物内容要点思考：各种学说的证据是什么？干涉衍射表明光是一种波表明光是一种粒子光电效应康普顿散射牛顿惠更斯麦克斯韦爱因斯坦公认光既有波动性又有粒子性光是由一份一份光子组成的光是一种电磁波光是一种波光是一群弹性粒子五、光的波粒二象性光电效应方程：Ek=hv-W0密立根验证光电效应方程：1.爱因斯坦的光电效应理论照射光光电子⑴两条线索每秒钟逸出的光电子数——决定着光电流的强弱光电效应规律中的两条线索、两个关系频率——决定着每个光子的能量

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