2012【优化方案】精品课件：物理选修3-5（配粤教）第2章第一节

(共33张PPT)
第一节　光电效应
课前自主学案
核心要点突破
课标定位
课堂互动讲练
第一节
知能优化训练
课标定位
学习目标：1.通过实验了解光电效应及极限频率和遏止电压的概念．
2．理解光电效应与电磁理论的矛盾．
重点难点：1.光电效应现象．
2．极限频率和遏止电压．
课前自主学案
一、光电效应与光电流
1．光电效应现象：金属在光的照射下________的现象称为光电效应，发射出来的电子叫做______．
2．光电管可以把______转变成为______．
3．光电流：光电管____发出的光电子被____收集．在回路中形成电流，称为光电流．
二、光电流的变化
　实验表明：频率不变的情况下，入射光的强度越强，光电流____；光的强度保持不变，入射光的频率越高，光电流____．
发射电子
光电子
光信号
电信号
阴极
阳极
越大
越大
大于
极限波长
一定
减小
减小到零
2．实验表明：遏止电压只与入射光的____有关，而与入射光的强度无关，也就是说光电子的最大初动能只与入射光的____有关．
五、经典电磁理论解释的局限性
经典物理学里光的电磁理论在解释光电效应实验时遇到了根本性的困难．
频率
频率
思考感悟
光的电磁理论不是成功地解释了光的干涉、衍射吗？怎么会无法解释光电效应？难道说它不正确吗？
提示：光的电磁理论有成功之处，但也有不足，这说明光的电磁理论只是说明了光的部分性质，而没有反映光的全部性质．
核心要点突破
一、光电效应的实验规律
可以用图2－1－1研究光电效应中光电流与照射光的强弱、光的颜色(频率)等物理量间的关系．
图2－1－1
阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，阴极K在光照时能够发射光电子．电源加在K与A之间的电压大小可以调整，正负极也可以对调．当电源按图示极性连接时，阳极A吸收阴极K发出的电子，在电路中形成光电流．
1．存在饱和光电流．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．也就是说在一定光照条件下，单位时间内阴极K发射的光电子数目是一定的．电压增加到一定值时，所有光电子都被阳极A吸收，这时即使再增大电压，电流也不会增大．即饱和光电流是在一定频率与强度的光照射下的最大光电流．因此在解光电效应的习题时，应注意明确是光电流还是饱和光电流．
发生光电效应的前提下入射光越强，饱和电流越大，即入射光越强，单位时间内发射的光电子数目越多．
(1)光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，而与入射光的强度无关．
(2)当入射光的频率低于截止频率时不能发生光电效应．不同金属的极限频率不同．
3．光电效应具有瞬时性．当入射光的频率ν>ν0时，无论入射光怎样微弱，光电子的产生几乎是瞬时的，不超过10－9 s.
特别提醒：(1)产生光电效应的光不仅有可见光，还包括不可见光．
(2)光电效应发生的条件是：入射光的频率大于截止频率．还要注意，不同金属的截止频率是不同的．
(3)发生光电效应时，电子克服金属原子核的引力逸出时，具有的动能大小不同，金属表面上的电子逸出时动能的值最大，称为最大初动能．
即时应用(即时突破，小试牛刀)
1.(单选)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：选C.根据光电效应的实验规律知，从光照到金属表面发射光电子的时间间隔极短，这与光的强度无关，故A错误；实验规律还指出，逸出光电子的最大初动能与入射光频率有关，光电流与入射光强度成正比，C正确．
二、光电效应与经典电磁理论的三大矛盾
1．矛盾之一：遏止电压由入射光频率决定，与光的强弱无关
按照光的经典电磁理论，光越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电压应与光的强弱有关，而实验表明：遏止电压由入射光频率决定的，与光强无关．
2．矛盾之二：存在截止频率
按照光的经典电磁理论，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．而实验表明：不同金属有不同的截止频率，入射光频率高于截止频率时才会发生光电效应．
3．矛盾之三：光电效应具有瞬时性
按照光的经典电磁理论，如果光很弱，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．而实验表明：无论入射光怎样微弱，光电效应几乎是瞬时的．
即时应用(即时突破，小试牛刀)
2.(单选)光电效应的实验规律中，波动说能解释的是(　　)
A．入射光的频率必须大于被照金属的极限频率时才能产生光电效应
B．光电子的最大初动能与入射光强度无关，只与入射光的频率有关
C．入射光照射到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10－9s
D．当入射光频率大于极限频率时，光电流强度与入射光强度成正比
解析：选D.解决这类问题的关键是理解光电效应的产生条件、规律，还要知道波动说的基本内容及意义．
课堂互动讲练
光电效应的规律
(双选)如图2－1－2所示为一真空光电管的应用电路，其阴极金属材料的极限频率为4.5×1014 Hz，则以下判断正确的是(　　)
图2－1－2
例1
A．发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的频率
B．发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的强度
C．用λ＝0.5 μm的光照射光电管时，电路中有光电流产生
D．光照射时间越长，电路中的电流越大
【思路点拨】　要发生光电效应，光的频率必须超过极限频率；光电流的大小由单位时间到达阳极的光电子数决定，即由光的强度决定．
【答案】　BC
变式训练　(双选)(2011年高考广东卷)光电效应实验中，下列表述正确的是(　　)
A．光照时间越长光电流越大
B．入射光足够强就可以有光电流
C．遏止电压与入射光的频率有关
D．入射光频率大于极限频率才能产生光电子
解析：选CD.光电流的大小与光照时间无关，A项错误；如果入射光的频率小于金属的极限频率，入射光再强也不会发生光电效应，B项错误；遏止电压与入射光的频率有关，C项正确；只有当入射光的频率大于极限频率，才会有光电子逸出，D项正确．
(双选)如图2－1－3所示，电路中所有元件完好，光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过．其原因可能是(　　)
图2－1－3
光电管的工作原理
例2
A．入射光太弱
B．入射光波长太长
C．光照时间太短
D．电源正负极接反
【精讲精析】　光电管电路中形成电流的条件：一是阴极在光的照射下有光电子逸出，二是逸出的光电子应能在电路中定向移动到达阳极．其中有无光电子逸出决定于入射光的频率是否高于阴极材料的极限频率，与入射光的强弱、照射时间长短无关；光电子能否到达阳极，应由光电子的初动能大小和光电管两极间所加电压的正负和大小共同决定．一旦电源正负极接反，即使具有最大初动能的光电子也不能到达阳极，即使发生了光电效应，电路中也不能形成光电流．故该题的正确选项是B、D.
【答案】　BD
【方法总结】　了解光电管的工作原理是解决此题的关键．
知能优化训练
本部分内容讲解结束
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