高中物理 2.1 光电效应课件 粤教版选修3-5.ppt

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2 1 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 图2 1 1 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2 1 2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2 1 2A 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2 1 3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2 1 3A 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 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10 9sD 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2 1 4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2 1 4 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