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,第一节 光电效应,目标导航,预习导引,目标导航,预习导引,二,三,一,四,一、光电效应与光电流 在光(包括不可见光)的照射下物体发射出电子(光电子)的现象叫光电效应.利用光电效应可制成光电管. 阴极发出的光电子被阳极收集,在回路中会形成电流,称为光电流.,目标导航,二,三,一,四,预习导引,二、极限频率 1.每种金属都有一个极限频率,入射光的频率必须大于这个极限频率才能产生光电效应. 2.光电子的初动能与入射光的强度无关,只随入射光频率的增大而增大.,目标导航,二,三,一,四,预习导引,在光电效应实验中如果入射光的频率一定而强度增加,将会产生什么结果?如果入射光的频率增加,又将会产生什么结果? 答案:当入射光频率高于金属的极限频率时,光强增加,发射的光电子数增多;当入射光频率低于金属的极限频率时,无论光强怎么增加,都不会有光电子发射出来.入射光的频率增加,发射的光电子最大初动能增大.,目标导航,二,三,一,四,预习导引,三、遏止电压 在强度和频率一定的光的照射下,回路中的光电流会随着反向电压的增大而减小,并且当反向电压达到某一数值时,光电流将会减小到零,我们把这时的电压称为遏止电压.,目标导航,二,一,三,四,预习导引,四、电磁理论解释的困难 1.比较容易解释 随着光源强度的增加,光电流增大. 2.无法解释 每种金属都对应有一个不同的极限频率,而且遏止电压与光的频率有关,与光的强度无关. 光电效应现象说明光具有粒子性,根据光的粒子性可以解释光电效应现象.,知识精要,思考探究,迁移应用,一,二,典题例解,一、光电效应的实验规律,1.实验规律之一存在饱和电流 在光照条件不变的情况下,随着所加电压的增大,光电流存在一个饱和值.也就是在电流较小时随着电压的增大而增大,当电流增大到一定值之后,即使电压再增大,电流也不会增大了. 实验表明入射光越强,单位时间内发射的光电子数越多. 2.实验规律之二存在着遏止电压和截止频率 对光电管加反向电压,光电流可以减小到零,使光电流恰好减小为零的反向电压称为遏止电压.不同频率的光照射金属产生的光电效应,遏止电压是不同的.,知识精要,思考探究,迁移应用,一,典题例解,遏止电压与光电子的初速度的关系: 当入射光的频率减小到某一数值c时,即使不加反向电压,也没有光电流产生,表明没有光电子了,c称为截止频率. 实验表明:光电子的能量与入射光的频率有关,而与入射光的强弱无关,当入射光的频率低于截止频率时,不能发生光电效应. 3.实验规律之三光电效应具有瞬时性 当入射光的频率超过截止频率时,无论入射光强度怎么样,立刻就能产生光电效应.精确测量表明,产生光电流的时间不超过10-9 s.,二,一,知识精要,思考探究,迁移应用,典题例解,入射光的频率和光强对光电效应实验有哪些影响? 答案: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. 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. 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.,二,一,知识精要,思考探究,迁移应用,典题例解,【例1】 (多选)如图为光电管的工作原理图.当用绿光照射光 电管阴极K时,可以发生光电效应,电路中有光电流.则以下说 法中正确的是( ) A.增大绿光照射强度,光电子最大初动能增大 B.增大绿光照射强度,电路中的光电流可能会增大 C.改用比绿光波长大的光照射光电管阴极K时,电路中一定有光电流 D.改用比绿光频率大的光照射光电管阴极K时,电路中一定有光电流,二,一,知识精要,思考探究,迁移应用,典题例解,思路分析:本题考查光电效应中光的频率及光强对实验现象的影响,解答本题必须掌握光电效应的实验规律.光强的定义为垂直于光的传播方向上单位面积上单位时间内通过的光的能量,其单位是J/(m2s),光强的大小只有在发生了光电效应时才对光电流起作用.光的频率决定光子能量的大小,当光子的频率达到一定数值时,光子的能量被电子吸收,使电子足以克服金属原子的束缚而成为光电子并被发射出去,由此可以看出,光的频率决定了是否能够发生光电效应.,二,一,知识精要,思考探究,迁移应用,典题例解,解析:光电管的阴极K涂有金属材料,与阴极相对应的是阳极A,当光照射到阴极K时,如果入射光的频率大于阴极材料的极限频率,就会发生光电效应现象.有光电子从阴极K发出,由于A、K之间存在加速电场,光电子在电场的作用下由K运动到A,于是在回路中形成电流(光电流).本题在绿光照射下已经产生了光电流,增大光照的强度,有可能影响光电流的大小,不能改变光电子出射时的最大初动能,所以A错误,B正确.换用其他频率或波长的光照射时,若其他光的频率比绿光的大,则肯定可以产生光电流,若用比绿光波长大的光照射,则可能出现两种情况,若此光的频率仍然大于这种阴极材料的极限频率,是可以产生光电流的,反之则无光电流产生,所以C错误,D正确. 答案:BD,二,一,知识精要,思考探究,迁移应用,典题例解,二,一,知识精要,思考探究,迁移应用,典题例解,(多选)如图所示,电路中所有元件完好,但光照射到光电管上,灵敏电流计中没有电流通过,其原因可能是( ) A.入射光太弱 B.入射光波长太长 C.光照时间短 D.电源正负极接反 答案:BD 解析:入射光的波长太长,频率低于截止频率,不能产生光电效应,选项B正确;电路中电源接反,对光电管加了反向电压,若该电压超过了遏止电压,也没有光电流产生,选项D正确.,二,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,思考探究,二、经典电磁理论与光电效应的矛盾,实验结果表明,每种金属都对应有一个不同的极限频率,而且遏止电压与光的频率有关,却与光的强度无关.由此可见,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.,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,思考探究,光的波动理论能否解释光电效应现象?对照光电效应的实验规律,指出电磁理论解释的局限性表现在哪些方面. 答案:不能.电磁理论解释的局限性表现如下:,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,思考探究,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,思考探究,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,思考探究,【例2】 下列光电效应的规律中,用波动说能解释的是( ) A.入射光的频率必须大于被照金属的极限频率才能产生光电效应 B.发生光电效应时,光电流的强度随入射光强度的增大而增大 C.光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大 D.光电效应发生的时间极短,一般不超过10-9 s 解析:按照波动说,入射光只要足够强就能发生光电效应,A、C 错误;入射光越强,光电流越强,B正确;按照波动说,入射光较弱 时,只要照射足够长时间,就能发生光电效应,D错误. 答案:B,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,思考探究,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,思考探究,光电效应中,从同一金属逸出的电子的动能的最大值( ) A.只跟入射光的频率有关 B.只跟入射光的强度有关 C.跟入射光的频率和强度都有关 D.除跟入射光的频率和强度有关外,还和光照时间有关 答案:A 解析:根据光电效应的规律知,光电子的最大初动能只取决于入射光的频率,故A选项正确.,
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