光电效应+高二下物理人教版（2019）选择性必修3

第四章

原子结构和波粒二象性第二节

光电效应1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300时，再用与丝绸摩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1.光电效应:

当光线照射在金属表面时，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。

一、光电效应2.光电效应的实验阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，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。光电流越大，说明光电效应越强。光电管一、光电效应实验电路一实验电路二窗口I

思考：不加电源电路中会形成光电流吗?应该从哪些方面研究光电效应的规律?研究光电效应的电路图2.光电效应的实验一、光电效应

实验探究：光电效应中电子的发射情况与照射光的强弱、光的颜色之间的关系。一、光电效应1.存在截止频率（极限频率）：当入射光频率

入

≥

c

时，电子才能逸出金属表面；当入射光频率

入

<

c时，无论光强多大也无电子逸出金属表面。研究发现：不同金属的截止频率

c不同，说明截止频率

c与金属自身的性质有关。实验表明：当入射光的频率减小到某一数值νc时，无论光的强度多大，加上怎样的电压，都不会有光电流。νc称为截止频率。二、光电效应实验规律2.存在饱和电流实验表明：①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。这说明，在一定的光照条件下，单位时间内阴极K发射的光电子的数目是一定的。二、光电效应实验规律②在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大。这说明，对于一定频率(颜色)的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。

思考：若加反向电压会对光电流有什么影响?施加反向电压加反向电压，如图所示：－vEEUFKA速率最大的是vc

光电子所受电场力方向与光电子速度方向相反，光电子做减速运动，反向电压增加，光电流减小。若速率最大的记为vC，调节R，则I=0时，电压表显示的示数即为遏止电压。遏止电压：使光电流减小到0的反向电压Uc。二、光电效应实验规律3.存在遏止电压UC实验表明:

对于同一种颜色(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

,遏止电压也会改变。这表明光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关。二、光电效应实验规律遏止电压4.光电效应具有瞬时性

实验发现：光电效应几乎是瞬时发生的，从光照射到产生光电流的时间不超过10－9

s，无论入射光多弱，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小于10-9s，也就是说电子不需要积累能量的时间。二、光电效应实验规律小结：影响光电效应的因素入射光的频率入射光的强度能否发生光电效应发生光电效应时光电子的最大初动能单位时间内发射的光电子数【例题】在演示光电效应实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用紫外线灯照射锌板时，验电器的指针张开一个角度，如图所示，下列说法正确的是（

）A.验电器的指针带正电B.若仅增大紫外线的频率，则锌板的逸出功增大C.若仅增大紫外线灯照射的强度，则单位时间内产生的光电子数减少D.若仅减小紫外线灯照射的强度，则可能不发生光电效应AA.用紫外线照射，电流表不一定有电流通过B.用红外线照射，电流表一定无电流通过C.用频率为ν的可见光照射阴极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的可见光照射阴极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例2

利用光电管研究光电效应的实验如图所示，用频率为ν的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则（

）D

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？思考与讨论:

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。金属原子原子核三、光电效应经典解释中的疑难几种金属的截止频率和逸出功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。逸出功的大小取决于金属的特性1.逸出功W0：要使电子脱离某种金属，需要外界对它做功，做功的最小值叫作这种金属的逸出功。三、光电效应经典解释中的疑难光的经典电磁理论无法解释的光电效应的三个实验结果：②.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。①.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。③.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，这个时间远远大于实验中产生光电流的时间。2.光电效应经典解释中的疑难这些结论与实验结果相矛盾，

经典电磁理论更是无法解释。三、光电效应经典解释中的疑难1.某单色光照射某金属时不能产生光电效应，则下述措施中可能使该金属产生光电效应的是()A.延长光照时间B.增大光的强度C.换用波长较短的光照射D.换用频率较低的光照射C2．(多选)如下图所示的光电管的实验中，发现用一定频率的A单色光照射光电管时，电流表指针会发生偏转，而用另一频率的B单色光照射时不发生光电效应，那么(

)A．A光的频率大于B光的频率B．B光的频率大于A光的频率C．用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是a流向bD．用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是b流向aAC3.图甲是光电效应的实验装置，图乙是光电流与加在阴极