第四章　2　第1课时　光电效应

DISIZHANG第四章2第1课时光电效应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)。

学习目标一、光电效应的实验规律二、爱因斯坦的光电效应理论课时对点练

内容索引光电效应的实验规律一如图所示，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。答案

指针张角变小。(1)观察到验电器指针如何变化？(2)这个现象说明什么？答案

说明紫外线会让电子从锌板表面逸出。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。梳理与总结电子截止频率低于电子不同自身的性质

梳理与总结饱和电流越大越强越多遏止电压0初速度瞬时性立即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。梳理与总结最小不相同截止有远远大于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。思考与讨论答案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。(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？思考与讨论答案光电子的能量只与入射光频率有关，而与光的强弱无关。(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？

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1√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。

(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例2√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。返回爱因斯坦的光电效应理论二1.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。hν光子Ek+W0hν-W0hν初动能最大3.光电效应方程对光电效应实验现象的解释(1)只有当hν

W0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”)。>

入射光的频率ν强弱一次性光电子大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？思考与讨论

(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√

(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的示数总为零例4√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1.5

V时，电流表G示数为零，表明遏止电压为1.5

V，则光电子的最大初动能为Ekmax=eUc=1.5

eV，故B正确；根据光电效应方程有Ekmax=hν-W0，由于光子能量为2.5

eV，结合上述解得阴极的逸出功W0=hν-Ekmax=2.5

eV-1.5

eV=1.0

eV，故C错误；改用光子能量为2.0

eV的光照射到光电管上时，由2.0

eV>1.0

eV可知，仍然能发生光电效应，故A错误；用光子能量为2.5

eV的光照射到光电管时，根据上述，光电子具有一定的初动能，当开关S断开后，无论怎么移动滑动变阻器的滑片，光电子均能够达到阳极，可知电流表G的示数不为零，故D错误。1.光电效应规律中的两条线索、两个关系(1)两条线索：总结提升(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。总结提升返回课时对点练三考点一光电效应现象及实验规律1.(2024·洛阳市月考)如图所示，在演示光电效应的实验中，某同学分别用a、b两种单色光照射锌板。发现用a光照射时与锌板连接的验电器的指针张开一定角度；用b光照射时与锌板连接的验电器的指针不动。下列说法正确的是A.增大b光的照射强度，验电器的指针有可能张开一定角度B.a光在真空中的波长大于b光在真空中的波长C.a光的频率大于b光的频率D.若用b光照射另一种金属能发生光电效应，则用a光照射该金属时可能不会发生光电效应123456789101112基础对点练√123456789101112入射光频率低于截止频率时无法产生光电效应，增大b光的照射强度，仍不会发生光电效应，故A错误；根据a光照射锌板能够发生光电效应可知，a光的频率大于锌板的极限频率，根据b光照射锌板不能发生光电效应可知，b光的频率小于锌板的极限频率，则a光的频率大于b光的频率，a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长，故C正确，B错误；根据光电效应实验规律可知，若用b光照射另一种金属能发生光电效应，则用a光照射该金属时一定能发生光电效应，故D错误。2.(2023·成都市高二期末)如图所示，用一定频率的单色光照射光电管时，电流表指针会发生偏转，则

A.电源右端一定为正极B.流过电流表G的电流大小取决于入射光的频率C.流过电流表G的电流方向是由a到bD.普朗克解释了光电效应并提出光子能量ε=hν123456789101112√123456789101112发生光电效应时，电子从光电管右端运动到左端，电流的方向与电子定向移动的方向相反，所以流过电流表G的电流方向是由a到b，此时电源左端可能为正极，故A错误，C正确；流过电流表G的电流大小取决于入射光的强度，与入射光的频率无关，故B错误；爱因斯坦解释了光电效应并提出光子能量ε=hν，故D错误。3.(多选)光电效应现象的规律中，经典电磁理论不能解释的有A.入射光的频率必须大于被照金属的截止频率时才产生光电效应B.遏止电压与入射光的频率有关，与入射光强度无关C.入射光照射到金属表面上时，光电子的发射几乎是瞬时的D.当入射光频率大于截止频率时，入射光越强，单位时间内发射的光电

子数越多123456789101112√√√123456789101112按照经典电磁理论，光的能量随光的强度的增大而增大，与光的频率无关，金属中的电子，必须吸收足够的能量后才能从其中飞出，电子有一个能量积蓄的时间，光的强度越大，单位时间内辐射到金属表面的能量越多，被电子吸收的能量自然越多，产生的光电子数越多，故不能解释的为选项A、B、C。4.(2023·湛江市模拟)如图所示为一光电管电路图，滑动变阻器滑动触头P位于某点，用光照射光电管阴极，电流表指针无偏转，要使电流表指针偏转，可采取的措施有A.加大照射光强度 B.换用波长短的光照射C.将P向B端滑动 D.将电源正负极对调123456789101112√123456789101112电流表指针无偏转，说明没有发生光电效应，这说明照射光频率太低，这与光强、外加电压的大小及方向均无关，可见要使指针发生偏转需增大照射光频率，即减小照射光的波长，故B正确，A、C、D错误。考点二爱因斯坦的光电效应理论5.用波长为λ1和λ2的单色光A和B分别照射两种金属C和D的表面，单色光A照射两种金属时都能产生光电效应现象；单色光B照射时，只能使金属C产生光电效应现象，不能使金属D产生光电效应现象。设两种金属的逸出功分别为WC和WD，则下列选项正确的是A.λ1>λ2，WC>WD B.λ1>λ2，WC<WDC.λ1<λ2，WC>WD D.λ1<λ2，WC<WD123456789101112√123456789101112单色光A照射两种金属时都能产生光电效应现象；单色光B照射时，只能使金属C产生光电效应现象，根据光电效应产生条件知，单色光A的频率大于单色光B的频率，则λ1<λ2，单色光B照射时，只能使金属C产生光电效应现象，不能使金属D产生光电效应现象，知金属C的逸出功小于金属D的逸出功，即WC<WD，故D正确，A、B、C错误。

123456789101112√123456789101112

7.(2024·池州市期末)光电管是一种将光信号转换为电信号的器件，在通信、医疗、安防监控等领域应用广泛。将光电管接入图示电路中，用频率为ν的光照射K板，调节滑动变阻器的滑片P，当灵敏电流计G的示数为0时，电压表V的示数为U，此电压通常也称为遏止电压。已知普朗克常量为h，电子电荷量为e，下列说法正确的是A.光电子从K板逸出后的初动能与遏止电压成反比B.若增大入射光的强度，遏止电压会增大C.K板材料的逸出功为hν-eUD.若仅增大入射光的频率，使G的示数为0，则需向左调节滑片P123456789101112√123456789101112由动能定理可得-eU=0-Ekm，所以光电子从K极逸出后的最大初动能与遏止电压U成正比，故A错误；由爱因斯坦光电效应方程得Ekm=hν-W0，-eU=0-Ekm，化简得：eU=hν-W0，遏止电压与入射光的强度无关，故B错误；由eU=hν-W0，可知W0=hν-eU，故C正确；由eU=hν-W0可知，增大入射光的频率，遏止电压也增大，若使G的示数为0，需向右调节滑片P，故D错误。8.(多选)某同学用如图所示的装置研究光电效应现象，开始时，滑动变阻器滑片c移到最右端b点。用光子能量为4.2eV的光照射到光电管上，此时电流表G有读数。向左移动滑动变阻器的滑片c，当电压表的示数大于或等于1.5V时，电流表读数为0，则以下说法正确的是A.光电子的最大初动能为2.7eVB.光电管阴极的逸出功为2.7eVC.当电流表示数为零时，断开开关，电流表示数不再为零D.将电源的正负极调换，滑动变阻器滑片从b移到a，

电流表的示数一直增大123456789101112能力综合练√√123456789101112根据题意知遏止电压UKA=1.5

V，则光电子的最大初动能Ek=eUKA=1.5

eV，根据爱因斯坦光电效应方程得W0=hν-Ek=4.2

eV-1.5

eV=2.7

eV，故A错误，B正确；当电流表示数为零时，断开开关，这时没有反向电压，电流表示数不为零，故C正确；将电源的正负极调换，滑动变阻器滑片从b移到a，当光电流达到饱和电流后，电流表的示数就不再变化，故D错误。

123456789101112√123456789101112

10.(2023·吉安市高二月考)光电传感器是智能技术领域不可或缺的关键器件，而光电管又是光电传感器的重要元件。如图所示，某光电管K极板的逸出功W0=hν，若分别用频率为2ν的a光和频率为5ν的b光照射该光电管，则下列说法正确的是A.a光和b光的波长之比为2∶5B.用a光和b光分别照射该光电管，逸出光电子

的最大初动能之比为2∶5C.加反向电压时，对应的遏止电压之比为1∶4D.加正向电压时，对应形成的饱和光电流之比为1∶4123456789101112√123456789101112

11.(2023·西安市高二月考)铝的逸出功是4.2eV，现在用波长为200nm的光照射铝的表面(h=6.63×10-34J·s，c=3.0×108m/s，计算结果均保留三位有效数字)，求：(1)光电子的最大初动能；