5.1 光电效应 课件 (1)

课件34张PPT。第5章——波与粒子第1讲　光电效应目标定位
1.了解光电效应和光电效应的实验规律及应用.
2.知道爱因斯坦光电效应方程及其意义，并会用来解决简单的问题.预习导学 梳理·识记·点拨一、光电效应的产生
1.光电效应现象
在光的照射下电子从物体表面逸出的现象称为 ，从金属表面逸出的电子叫做 .
2.光电效应实验规律
(1)每一种金属对应一种光的最小频率，又称 ，只有当光的频率 这个最小频率时，才会产生光电效应.光电效应光电子极限频率大于或等于(2)产生光电效应时，单位时间内逸出金属表面的电子数与
有关；光的强度越大，单位时间内逸出的电子数 .
(3)从光照射到金属表面至产生光电效应的时间间隔 ，通常可在10－9 s内发生光电效应.光的强度越多很短想一想
紫外线灯照射锌板，为什么与锌板相连的验电器指针张开一个角度？
答案　紫外线灯照射锌板，发生光电效应现象，锌板上的电子飞出锌板，使锌板带正电，与锌板相连的验电器也会因而带正电，使得验电器指针张开一个角度.二、光电效应的理论解释
1.光子说：光由个数有限、分立于空间各点的 组成，频率为ν的光子能量为 .
2.爱因斯坦光电效应方程
(1)表达式： .
(2)各量的意义：hν表示一个光子的 ，W表示金属的
，mv2表示光电子的 .hν光子hν＝ W＋mv2能量逸出功最大初动能三、光电效应的应用
1.光电开关：控制电路的 或 .
2.光电成像：原理是利用光电效应将 转化成
，然后再将 转化成 .例如：红外线成像.
3.光电池：硅半导体太阳电池.接通断开光信号电信号电信号光信号想一想
电子的最大初动能与入射光的频率成正比吗？课堂讲义 理解·深化·探究一、光电效应现象
1.光电效应的实质：光现象 电现象.
2.光电效应中的光包括不可见光和可见光.
3.光电子：光电效应中发射出来的电子，其本质是电子.例1　一验电器与锌板相连(如图1所示)，
用一紫外线灯照射锌板，关灯后，验电器
指针保持一定偏角.
(1)现用一带负电的金属小球与锌板接触，
则验电器指针偏角将_______(选填“增
大”、“减小”或“不变”).
(2)使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转.那么，若改用强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到验电器指针________(选填“有”或“无”)偏转.图1解析　当用紫外线灯照射锌板时，锌板发生光电效应，锌板放出光电子而带上正电，此时与锌板连在一起的验电器也带上了正电，故指针发生了偏转.当带负电的小球与锌板接触后，中和了一部分正电荷，从而使验电器的指针偏角减小.使验电器指针回到零，用钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转，说明钠灯发出的黄光的频率小于锌的极限频率，而红外光比黄光的频率还要低，更不可能使锌板发生光电效应.能否发生光电效应与入射光的强弱无关.
答案　(1)减小 (2)无二、光电效应的实验规律
1.光电效应的三个规律
(1)任何一种金属都有一个极限频率νc，入射光的频率必须大于或等于νc，才能产生光电效应，与入射光的强度及照射时间无关.
(2)当产生光电效应时，单位时间内从金属表面逸出的电子数与入射光的强度有关.
(3)光电效应几乎是瞬时的，发生的时间一般不超过10－9 s.2.掌握三个概念的含义
(1)入射光频率决定着能否发生光电效应和光电子的最大初动能.
(2)入射光的强度决定着单位时间内发射的光电子数.
(3)饱和光电流决定于单位时间内发射的光电子数.
3.逸出功
使电子脱离某种金属表面所做功的最小值，用W表示，不同金属的逸出功不同.4.光电效应与光的电磁理论的矛盾
按光的电磁理论，应有：
(1)光越强，光电子的初动能越大，遏止电压与光的强弱有关.
(2)不存在极限频率，任何频率的光都能产生光电效应.
(3)在光很弱时，放出电子的时间应远大于10－9 s.例2　利用光电管研究光电效应实验，如图2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M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N端滑动时，电流表示数可能不变图2解析　因紫外线的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照射时，电流表中一定有电流通过，选项A错误；
因不知阴极K的极限频率，所以用红光照射时，不一定发生光电效应，所以选项B错误；
即使UAK＝0，电流表中也有电流，所以选项C错误；
当滑动触头向N端滑动时，UAK增大，阳极A吸收光电子的能力增强，光电流会增大，当所有光电子都到达阳极A时，电流达到最大，即饱和电流.若在滑动前，电流已经达到饱和电流，那么即使增大UAK，光电流也不会增大，所以选项D正确.
答案　D针对训练1　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.从光照至金属表面上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解析　发生光电效应几乎是瞬时的，选项A错误；
入射光的强度减弱，说明单位时间内的入射光子数目减少，频率不变，说明光子能量不变，逸出的光电子的最大初动能也就不变，选项B错误；
入射光子的数目减少，逸出的光电子数目也就减少，故选项C正确；
入射光照射到某金属上发生光电效应，说明入射光频率不低于这种金属的极限频率，入射光的强度减弱而频率不变，同样能发生光电效应，故选项D错误.
答案　C三、光电效应方程的理解与应用
1.光电效应方程实质上是能量守恒方程
能量为E＝hν 的光子被电子吸收，电子把这些能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引做功，另一部分就是电子离开金属表面时的动能.如果克服吸引力做功最少为W0，则电子离开金属表面时动能最大为Ek，根据能量守恒定律可知：
Ek＝hν－W0.3.Ek－ν曲线
如图3所示是光电子最大初动能Ek随入射光频率
ν的变化曲线.这里，横轴上的截距是极限频率；
纵轴上的截距是逸出功的负值；斜率为普朗克
常量.图3例3　如图4所示，当开关K断开时，用光子能量
为2.5 eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数
不为零.合上电键，调节滑动变阻器，发现当电
压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零.
当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数
为零.由此可知阴极材料的逸出功为(　　)
A.1.9 eV B.0.6 eV
C.2.5 eV D.3.1 eV图4解析　由题意知光电子的最大初动能为Ek＝eUc＝0.60 eV，所以根据光电效应方程Ek＝hν－W0可得
W0＝hν－Ek＝(2.5－0.6) eV＝1.9 eV.
答案　A针对训练2　如图5所示是某金属在光的照射下，
光电子最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象，
由图象可知(　　)
A.该金属的逸出功等于E
B.该金属的逸出功等于hν0
C.入射光的频率为ν0时，产生的光电子的最大初动能为E
D.入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为2E图5解析　题中图象反映了光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系，根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，知当入射光的频率恰为该金属的极限频率ν0时，光电子的最大初动能Ek＝0，此时有hν0＝W0，即该金属的逸出功等于hν0，选项B正确；
根据图线的物理意义，有W0＝E，故选项A正确，而选项C、D错误.
答案　AB对点练习 巩固·应用·反馈光电效应现象
1.当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，这时(　　)
A.锌板带负电
B.有正离子从锌板逸出
C.有电子从锌板逸出
D.锌板会吸附空气中的正离子解析　当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，有电子从锌板逸出，锌板带正电，选项C正确，A、B、D错误.
答案　C光电效应规律
2.用某种单色光照射某种金属表面，发生光电效应.现将该单色光的光强减弱，则下列说法中正确的是(　　)
①光电子的最大初动能不变　②光电子的最大初动能减小　③单位时间内产生的光电子数减少　④可能不发生光电效应
A.①③ B.②③
C.①② D.③④解析　由光电效应规律知，光电子的最大初动能由入射光的频率和金属的逸出功共同决定，与入射光的强度无关，故①对；
单位时间内产生的光电子数与入射光的强度成正比，光强减弱，则单位时间内产生的光电子数减少，即③也正确.
答案　A3.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答案　C光电效应方程的理解与应用
4.在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是(　　)
A.增大入射光的强度，光电流增大
B.减小入射光的强度，光电效应现象消失
C.改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应
D.改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大解析　增大入射光的强度，单位时间内发射的光电子数增加，则光电流增大，选项A正确；
光电效应能否发生与入射光频率有关，与入射光强度无关，选项B错误；
改用频率较小的光照射时，如果光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，否则，不能发生光电效应，选项C错误；
光电子的最大初动能Ek＝hν－W0，故改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大，选项D正确.
答案　AD