5.1 光电效应 课件 (3)

课件29张PPT。高中物理·选修3-5·鲁科版第5章　波与粒子
第1节　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，以及光电效应与电磁理论的矛盾.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.3.了解光电效应的应用．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 ．预习导学光电效应 光电子 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；当光的频率 这个最小频率时，即使增加光的 或
照射 ，也不能产生光电效应．
(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．预习导学极限频率 大于或等于 小于 强度 时间 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．预习导学预习导学光子 hν 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．预习导学接通 断开 电信号 电信号 光信号 光信号 想一想　怎样从能量守恒角度理解爱因斯坦光电效应方程？预习导学课堂讲义课堂讲义课堂讲义(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________(填“有”或“无”)偏转．
答案　(1)减小　(2)无课堂讲义解析　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．课堂讲义二、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.课堂讲义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．课堂讲义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.课堂讲义【例2】　利用光电管研究光电效应实验，如图5－1－2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
(　　)课堂讲义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
答案　D课堂讲义解析　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B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．课堂讲义针对训练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
答案　C课堂讲义解析　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．课堂讲义三、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.课堂讲义课堂讲义课堂讲义【例3】　如图5－1－4所示，当电键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5－1－4 课堂讲义答案　A
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课堂讲义课堂讲义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
答案　AB课堂讲义解析　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．再见