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,高中物理选修3-5粤教版,第二章 波粒二象性 第一节 光电效应,目标定位 1.知道光电效应现象，掌握光电效应的实验规 律.2.知道光电流与光的强度和光的频率之间的关系.3.理解极 限频率和遏止电压的概念,一、光电效应与光电流 1光电效应：金属在光的照射下_的现象发射出来的电子叫做_ 2光电管是利用_制成的一种常见的光电器件，它可以把_转变成_ 3光电流：光电管在光的照射下，阴极发出的光电子被阳极收集，在回路中会形成_，称为光电流,发射电子,光电子,光电效应,光信号,电信号,电流,二、光电流的变化 在反向电压一定的情况下，光电流的变化与入射光的_有关，与入射光的_无关，光源强度可以使光电管_单位时间内发射的_数目变化 三、极限频率 在光电效应中，只有当入射光频率大于某一频率_时，才会产生光电流0称为极限频率，其对应的波长称为极限波长，不同金属物质的极限频率一般_,强度,频率,光电子,阴极,0,不同,四、遏止电压 在强度和频率一定的光照射下，回路中的光电流会随着反向电压的增加而_，并且当反向电压达到某一数值时，光电流将会减小到零，这时的电压称为遏止电压，用符号U0表示，光电子到达阳极要克服反向电场力做的功,eU0,eU0,减小,一、光电效应现象 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，其本质还是电子,【例1】 一验电器与锌板相连(如图211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 图211 (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_(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_(填“有”或“无”)偏转 答案 (1)减小 (2)无 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，而红外线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,针对训练1 (双选)光电效应实验的装置如图212所示，用弧光灯照射锌板，验电器指针张开一个角度，则下列说法中正确的是 ( ) 图212 A用紫外光照射锌板，验电器指针会发生偏转 B用绿色光照射锌板，验电器指针会发生偏转,C锌板带的是负电荷 D使验电器指针发生偏转的是正电荷 答案 AD 解析 将擦得很亮的锌板连接验电器，用弧光灯照射锌板(弧光灯发出紫外线)，验电器指针张开一个角度，说明锌板带电，而且锌板带的是正电，这说明在紫外线照射下，锌板中有一部分自由电子从表面飞出来，锌板中缺少电子，于是带正电，A、D对，C错；绿光不能使锌板发生光电效应，B错,二、光电效应规律及其解释 1每种金属都有一定的极限频率，当入射光的频率低于极限频率时，不管入射光的强度多大、照射时间多长都不会产生光电子，一旦入射光的频率超过极限频率，则不管光有多么弱都会产生光电效应，发出光电子 2在发生光电效应的条件下，光电流的大小或单位时间内逸出的光电子数目由光的强度决定,3光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只与入射光的频率有关 遏止电压随光的频率的增大而增大，与光的强度无关 4随着反向电压的增大，光电流逐渐减小，说明金属中逸出的光电子的初动能是不同的，而光电子的最大初动能与遏止电压是对应的 特别提醒 遏止电压只与入射光的频率有关，与入射光的强度无关,【例2】 (单选)利用光电管研究光电效应实验如图213所示，用频率为的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则 ( ) 图213 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,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的截止频率，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UAK0，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,针对训练2 (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,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，逸出的光电子的最大初动能也就不变，选项B错误；光电流随入射光强度的减小而减小，逸出的光电子数目也随入射光强度的减小而减少，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,三、经典电磁理论与光电效应的矛盾 在光的照射下，物体内部的电子受到电磁波的作用做受迫振动.,【例3】 (单选)在光电效应的规律中，经典电磁理论能解释的有 ( ) A入射光的频率必须大于被照射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，只随入射光 频率的增大而增大 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109s D当入射光频率大于极限频率时，光电子数目随入射光 强度的增大而增多,答案 D 解析 由光电效应的实验规律与经典电磁理论的矛盾可知，只有D正确,针对训练3 (单选)如图214所示为光电管的使用原理图，已知有波长为0的光照射到阴极K上时，电路中有光电流，则( ),图214,A若有波长为(0)的光照到阴极K上，电路中一定没有光电流 B用波长为0的光照射阴极K，保持光电管两极间电压不变，增大该单色光的强度，则光电流增大 C增加电路中电源电压，电路中的光电流一定增大 D减弱波长为0的光的照射强度，则电路中的光电流减小，最终会为零 答案 B,解析 通过本实验可知，电路中要有光电流，入射光需达到一定频率，低于这个频率便没有光电流产生，因此A选项中，0一定有0，故电路中一定有光电流，故A错误；由实验结论易知，B正确；若用某光照射时，使光电管发生光电效应，增大正向电压，开始光电流增大，正向电压增大到某值时，可使从阴极逸出的光电子全部到达阳极，此时电路中的光电流达最大值，再增大电压，此后电流不变，故C错误；减弱入射光的强度，可使光电流减小，但只要能发生光电效应，光电流就不可能减为零，D错误应选B.,
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