高中物理 第2章 第1节 光电效应课件 粤教版选修3-5.ppt

第一节光电效应 第二章波粒二象性 栏目链接 学习目标 1 知道光电效应现象 掌握光电效应的实验规律 2 理解光电流的变化 极限频率 遏止电压 栏目链接 光电效应实验 如图所示 取一块锌板 用砂纸将其一面擦一遍 去掉表面的氧化层 连接在验电器上 栏目链接 1 用弧光灯照射锌板 看到的现象为 说明 2 在弧光灯和锌板之间插入一块普通玻璃板 再用弧光灯照射 看到的现象为 说明 栏目链接 3 撤去弧光灯 换用白炽灯发出的强光照射锌板 并且照射较长时间 看到的现象为 说明 提示 1 验电器偏角张开锌板带电了 弧光灯发出的紫外线照射到锌板上 在锌板表面发射出光电子 从而使锌板带上了正电 2 指针偏角明显减小锌板产生光电效应是光中紫外线照射的结果而不是可见光 3 观察不到指针的偏转可见光不能使锌板发生光电效应 栏目链接 1 定义 物体在光的照射下发射电子的现象称为光电效应 发射出来的电子称为光电子 光电子形成的电流称为光电流 2 光电效应的实验探究 1 探究光电流的大小与入射光的强度及其频率的关系 实验器材 白炽灯 滤光片 光电管 电流表 电压表 电源 电阻等 原理示意图如图所示 栏目链接 探究思路 只改变入射光的强度或频率 观察光电流的大小变化情况 实验结论 a 能否产生光电效应与光的频率有关 与光的强度和照射时间的长短无关 b 产生光电效应时 电路中电流大小与光的强度有关 光的强度越大 电流越大 c 用不同频率的光去照射锌板 发现当频率低于某一值 0的光 不论强度多大 都不能产生光电子 因此 0称为极限频率 对于不同的材料 极限频率不同 极限频率对应的波长称为极限波长 栏目链接 2 遏止电压与光的强度及频率的关系 遏止电压 在光电管的两个极上加上反向电压 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 用符号U0表示 遏止电压与光电子最大初动能的关系为Ekm eU0 探究思路 只改变入射光的强度或频率 测量遏止电压的值 栏目链接 实验结果 a 用相同频率不同强度的光去照射阴极时 遏止电压是相同的 这说明同频率 不同强度的光所产生的光电子的最大初动能是相同的 b 用相同强度不同频率的光去照射阴极 频率越高 遏止电压越大 c 如图所示 频率 与遏止电压U成线性关系 图中的 0为极限入射光频率 栏目链接 多选 光电效应实验的装置如图所示 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 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 栏目链接 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 答案 AD方法总结 明确演示实验中验电器指针张开角度的原因是因为紫外线使锌板发生了光电效应 栏目链接 课堂训练1 一验电器与锌板相连 用一紫外线灯照射锌板 关灯后 验电器指针保持一定偏角 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 栏目链接 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 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 答案 1 减小 2 无 栏目链接 光电效应规律 要发生光电效应 必须满足什么条件 提示 入射光频率必须高于金属的极限频率 才能发生光电效应 1 光电效应的实验规律 1 任何一种金属都有一个极限频率 入射光频率必须高于这个极限频率 才能发生光电效应 低于这个频率的光不能发生光电效应 2 光电子最大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 3 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s 4 当入射光的频率高于极限频率时 单位时间内从金属表面逸出的光电子数目与入射光的强度成正比 2 注意 1 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 金属表面上的电子吸收光子后逸出时动能的值最大 称为最大初动能 2 上面提到的入射光强度 指的是单位时间内入射在金属单位面积上的光子总能量 在入射光频率不变的情况下 光强度与光子数成正比 对于不同频率的光 即使光强度相同 光子数目也不同 因而逸出的光电子数目也有区别 多选 关于光电效应的规律 下列说法中正确的是 A 当某种色光照射金属表面时 能产生光电效应 则入射光的频率越高 产生的光电子的最大初动能越大B 当某种色光照射金属表面时 能产生光电效应 则入射光的强度越大 产生的光电子数越多 栏目链接 C 同一频率的光照射不同的金属 如果都能产生光电效应 则逸出功大的金属产生的光电子的最大初动能也越大D 对某种金属 入射光波长必须大于某一极限波长 才能产生光电效应解析 对于某种金属 其逸出功是一个定值 当入射光频率一定时 光子的能量是一定的 产生的光电子的最大初动能也是一定的 若提高入射光的频率 则产生光电子的最大初动能也将增大 因此A选项正确 要使某种金属发生光电效应 必须使入射光的频率大于其 极限频率 0 即 0 0 时能发生光电效应 因而D选项错误 同一频率的光照射到不同的金属时 因不同金属的逸出功不同 逸出功越小 即电子越容易摆脱金属的束缚 电子脱离金属表面时获得的最大初动能越大 因而C选项错误 若入射光的频率不变 对于特定的金属 增加光强度 不会增大光电子的最大初动能 但由于光强的增加 入射光的光子的数目增多 因而产生的光电子数目也随之增多 光电流增大 因而B选项正确 故选项A B正确 答案 AB 方法总结 对一定的金属来说 逸出功是一定的 入射光的频率越大 光子的能量越大 从金属中逸出的光电子的最大初动能就越大 如果入射光的频率较低 光子的能量小于金属的逸出功 就不能产生光电效应 这就是存在极限频率的原因 只有深刻理解逸出功和极限频率的概念 才能从能量转化和守恒的角度理解最大初动能 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 课堂训练2 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 C 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 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