第四章　2　第1课时　光电效应

2光电效应第1课时光电效应［学习目标］1.知道光电效应现象，了解光电效应的实验规律，知道光电效应与电磁理论的矛盾(重点)。2.理解爱因斯坦光子说及对光电效应的解释，会用光电效应方程解决一些简单问题(难点)。一、光电效应的实验规律如图所示，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。(1)观察到验电器指针如何变化？(2)这个现象说明什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1.光电效应现象(1)光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的从表面逸出的现象。

(2)光电子：光电效应中发射出来的。

2.光电效应的实验规律(1)存在或极限频率νc：当入射光的频率截止频率νc时不发生光电效应。

实验表明，不同金属的截止频率。截止频率与金属有关。

(2)存在：在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流趋于一个饱和值。频率不变时，入射光越强，饱和电流。

这表明对于一定频率(颜色)的光，入射光，单位时间内发射的光电子数。

(3)存在：使光电流减小到的反向电压Uc，满足12mevc2=eUc。遏止电压的存在意味着光电子具有一定的(4)光电效应具有：当频率超过截止频率νc时，无论入射光怎样微弱，照到金属时会产生光电流。

3.光电效应经典解释中的疑难(1)逸出功：使电子脱离某种金属，外界对它做功的值，用W0表示。不同种类的金属，其逸出功的大小(填“相同”或“不相同”)。

(2)光电效应经典解释①不应存在频率。

②遏止电压Uc应该与光的强弱关。

③电子获得逸出表面所需的能量需要的时间实验中产生光电流的时间。

如图是研究光电效应的电路图。请结合装置图及产生的现象回答下列问题。(1)保持入射光的强度不变，滑动变阻器的滑片向右滑动(增加电压)时，电流表示数不变，而光强增加时，保持所加电压不变，电流表示数会增大，这说明了什么？(2)若将电源的正负极对调，当光强增大时，遏止电压不变，而入射光的频率增加时，遏止电压却增加，这一现象说明了什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________例1如图所示，把一块不带电的锌板用导线连接在验电器上，当用某频率的紫外线照射锌板时，发现验电器指针偏转一定角度，下列说法正确的是()A.验电器带正电，锌板带负电B.验电器带负电，锌板也带负电C.若改用红光照射锌板，验电器的指针一定也会偏转D.若改用同等强度、频率更高的紫外线照射锌板，验电器的指针也会偏转例2(2024·云南省高二期末)某实验小组用如图所示的实验装置探究某金属发生光电效应的实验规律。当用频率为ν的入射光照射金属板K时，电流表示数不为零，向右调节滑动变阻器的滑片P，直到电流表的示数刚好为零，此时电压表的示数为Uc。则下列说法中正确的是()A.实验时电源的左端为正极B.实验时电源的右端为正极C.若不改变入射光频率和电路，增大入射光强度，Uc将会变大D.调换电源的极性(同时调整电压表)，保持光照不变，向右滑动滑片P的过程中，电流表示数一定一直增大二、爱因斯坦的光电效应理论1.光子：光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为，其中h为普朗克常量。这些能量子后来称为。

2.爱因斯坦光电效应方程(1)表达式：hν=或Ek=。

(2)物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是，在这些能量中，一部分大小为W0的能量被电子用来脱离金属，剩下的是逸出后电子的。其中Ek为光电子的初动能。

3.光电效应方程对光电效应实验现象的解释(1)只有当hνW0时，才有光电子逸出，νc=就是光电效应的截止频率。

(2)光电子的最大初动能Ek与有关，而与光的无关。这就解释了遏止电压和光强无关。

(3)电子吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，光电流自然几乎是瞬时产生的。

(4)对于同种颜色(频率ν相同)的光，光较强时，包含的光子数较多，照射金属时产生的较多，因而饱和电流较(选填“大”或“小”)。

爱因斯坦光电效应方程给出了光电子的最大初动能Ek与入射光的频率ν的关系。但是，很难直接测量光电子的动能，容易测量的是遏止电压Uc，怎样得到Uc与ν、W0的关系？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(1)“光子”就是“光电子”的简称。()(2)逸出功的大小与入射光无关。()(3)光电子的最大初动能与入射光的频率成正比。()(4)光电子的最大初动能与入射光的强度成正比。()(5)逸出功与截止频率成正比。()例3如图所示，分别用波长为λ、2λ的光照射光电管的阴极K，对应的遏止电压之比为3∶1，光在真空中的传播速度为c，则光电管的截止频率为()A.c4λ B.c3λ例4(2023·遂宁市高二期末)用如图所示的装置研究光电效应现象。用光子能量为2.5eV的光照射到光电管上时发生了光电效应；移动滑动变阻器的滑片，发现当电压表的示数大于或等于1.5V时，电流表G示数为零，则()A.改用光子能量为2.0eV的光照射到光电管上时，不能发生光电效应B.光电子的最大初动能为1.5eVC.光电管阴极的逸出功为1.5eVD.开关S断开后，无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电流表G的示数总为零1.光电效应规律中的两条线索、两个关系(1)两条线索：(2)两个关系：光的强度大→光子数目多→发射光电子多→光电流大；光的频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大。2.光电效应的三个关系式(1)爱因斯坦光电效应方程：Ek=hν-W0。(2)最大初动能与遏止电压的关系：Ek=eUc。(3)逸出功与极限频率的关系W0=hνc。答案精析一、(1)指针张角变小。(2)说明紫外线会让电子从锌板表面逸出。梳理与总结1.(1)电子(2)电子2.(1)截止频率低于不同自身的性质(2)饱和电流越大越强越多(3)遏止电压0初速度(4)瞬时性立即3.(1)最小不相同(2)①截止②有③远远大于思考与讨论(1)说明发生光电效应时，饱和光电流的强度与光的强度有关；入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。(2)光电子的能量只与入射光频率有关，而与光的强弱无关。例1D［用紫外线照射锌板，锌板失去电子带正电，验电器与锌板连接，则验电器带正电，A、B错误；根据发生光电效应的条件可知，若改用频率较低的红光照射锌板，不一定能发生光电效应，所以验电器的指针不一定会发生偏转，C错误；根据发生光电效应的条件可知，能否发生光电效应与光的频率有关，若改用同等强度、频率更高的紫外线照射锌板，验电器的指针也会偏转，D正确。］例2B［根据题意可知，当向右调节滑动变阻器的滑片P时，可使电流表的示数为零，说明此时光电管两端的电压为反向电压，则电源的右端为正极，故A错误，B正确；若不改变入射光频率和电路，增大入射光强度，饱和光电流增大，频率不变，Uc将保持不变，故C错误；调换电源的极性(同时调整电压表)，保持光照不变，向右滑动滑片P的过程中，当电流达到饱和光电流后，电压增大，电流将保持不变，故D错误。］二、1.hν光子2.(1)Ek+W0hν-W0(2)hν初动能最大3.(1)>W0h(2)入射光的频率ν强弱(3)一次性思考与讨论由光电效应方程有Ek=hν-W0，而遏止电压Uc与最大初动能的关系为eUc=Ek，所以可得Uc与入射光频率ν的关系式是eUc=hν-W0，即Uc=heν-W易错辨析(1)×(2)√(3)×(4)×(5)√例3A［设光电管的截止频率为νc，用波长为λ的光照射光电管的阴极K时，对应的遏止电压为Uc，则有Ek=hcλ-hνc=eU用波长为2λ的光照射光电管的阴极K时，对应的遏止电压为Uc'，则有Ek'=hc2λ-hνc=eU又Uc=3Uc'，联立解得νc=c4λ，A正确，B、C、D例4B［题图中电源所加电压为反向电压，由于当电压表的示数大于或等于1.5V时，电流表G示数为零，表明遏止电压为1.5V，则光电子的最大初动能为Ekmax=eUc=1.5eV，故B正确；根据光电效应方程有Ekmax=hν-W0，由于