1、.第一節(jié)光電效應第二節(jié)光子學 習 目 標知 識 脈 絡1.知道什么是光電效應現(xiàn)象2知道光電流、極限頻率、遏止電壓的概念，掌握光電效應的實驗規(guī)律重點3理解經(jīng)典電磁理論在解釋光電效應時的困難4知道普朗克提出的能量量子假說5理解愛因斯坦的光子說重點、難點6會用光電效應方程解釋光電效應重點、難點光電效應、光電流及其變化1光電效應：金屬在光的照射下發(fā)射電子的現(xiàn)象稱為光電效應，發(fā)射出來的電子稱為光電子2光電管：光電管是由密封在玻璃殼內(nèi)的陰極和陽極組成陰極外表涂有堿金屬，容易在光的照射下發(fā)射電子3光電流：陰極發(fā)出的光電子被陽極搜集，在回路中會形成電流，稱為光電流4發(fā)生光電效應時，入射光的強度增大，那么光電流

2、隨之增大1光電子是光照射下發(fā)射出來的電子，因此光電子仍然是電子2入射光的頻率較高時，會發(fā)生光電效應現(xiàn)象，光電流隨著光照強度的增強而增大3入射光的頻率較低時，無論光照強度多大，都不會發(fā)生光電效應你對光電效應中的“光是怎樣認識的？【提示】這里的光，可以是可見光，也可以是紫外線、X光等1在發(fā)生光電效應的條件下，光電流的大小或單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)目由光的強度決定2存在著飽和電流入射光強度一定，單位時間內(nèi)陰極K發(fā)射的光電子數(shù)一定入射光越強，飽和電流越大說明入射光越強，單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多1多項選擇如圖2­1­1所示，用弧光燈照射鋅板，驗電器指針張開一個角度，那么以下說法中

3、正確的選項是 【導學號：55272042】圖2­1­1A用紫外線照射鋅板，驗電器指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)B用紅光照射鋅板，驗電器指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)C鋅板帶的是負電荷D鋅板帶的是正電荷【解析】將擦得很亮的鋅板與驗電器連接，用弧光燈照射鋅板弧光燈發(fā)出紫外線，驗電器指針張開一個角度，說明鋅板帶了電，進一步研究說明鋅板帶正電這說明在紫外線的照射下，鋅板中有一部分自由電子從外表飛出，鋅板帶正電，選項A、D正確，C錯誤紅光不能使鋅板發(fā)生光電效應，故B錯誤【答案】AD2當某種單色光照射到金屬外表時，金屬外表有光電子逸出，假如光的強度減弱，頻率不變，那么單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)_【答案】減少1光電效應中

4、的光包括不可見光如：紫外線等2光電效應的本質(zhì)：光現(xiàn)象電現(xiàn)象極限頻率和遏止電壓1極限頻率對于每一種金屬，只有當入射光的頻率大于某一頻率0時，才會產(chǎn)生光電流，0稱為極限頻率也叫截止頻率2遏止電壓在強度和頻率一定的光照射下，當反向電壓到達某一數(shù)值時，光電流將會減小到零，我們把這時的電壓稱為遏止電壓用符號U0表示3遏止電壓與光電子最大初動能的關(guān)系mveU0.4經(jīng)典電磁理論解釋的局限性按照光的電磁理論，只要光足夠強，任何頻率的光都應該可以產(chǎn)生光電子，出射電子的動能也應該由入射光的能量即光強決定但是實驗結(jié)果卻說明，每種金屬都對應有一個不同的極限頻率，而且遏止電壓與光的頻率有關(guān)，與光的強度無關(guān)1發(fā)生光電效應

5、一定要用可見光×2遏止電壓與入射光的強弱無關(guān)，與入射光的頻率有關(guān)3光電子的最大初動能只與入射光的頻率有關(guān)在光電效應實驗中假如入射光的頻率一定而強度增加，將會產(chǎn)生什么結(jié)果？假如入射光的頻率增加，又將會產(chǎn)生什么結(jié)果？【提示】當入射光頻率高于金屬的極限頻率時，光強增加，發(fā)射的光電子數(shù)增多；當入射光頻率低于金屬的極限頻率時，無論光強怎么增加，都不會有光電子發(fā)射出來入射光的頻率增加，發(fā)射的光電子最大初動能增大1遏止電壓隨光的頻率的增大而增大，與光的強度無關(guān)，說明光電子的最大初動能隨光的頻率的增大而增大，與光的強度無關(guān)2隨反向電壓的增大，光電流逐漸減小，說明金屬中逸出的光電子的初動能是不同的，而

6、遏止電壓對應光電子的最大初動能3電磁理論解釋光電效應的三個困難電磁理論認為：光的能量是由光的強度決定，而光的強度又是由光波的振幅所決定的，跟頻率無關(guān)電磁理論光電效應實驗結(jié)果困難1按照光的波動理論，不管入射光的頻率是多少，只要光強足夠大，總可以使電子獲得足夠的能量從而發(fā)生光電效應假如光的頻率小于金屬的極限頻率，無論光強多大，都不能發(fā)生光電效應困難2光強越大，電子可獲得更多的能量，光電子的最大初動能也應該越大，遏止電壓也越大即出射電子的動能應該由入射光的能量即光強來決定遏止電壓與光強無關(guān)，與頻率有關(guān)困難3光強大時，電子能量積累的時間就短，光強小時，能量積累的時間就長當入射光照射到光電管的陰極時，無

7、論光強怎樣微弱，幾乎瞬時就產(chǎn)生了光電子3光電效應實驗中，以下表述正確的選項是A光照時間越長光電流越大B入射光足夠強就可以有光電流C遏止電壓與入射光的頻率無關(guān)D入射光頻率大于極限頻率才能產(chǎn)生光電子【解析】在光電效應中，假設照射光的頻率小于極限頻率，無論光照時間多長，光照強度多大，都無光電流，當照射光的頻率大于極限頻率時，立即有光電子產(chǎn)生，時間間隔很小，故A、B錯誤，D正確遏止電壓與入射光頻率有關(guān)，即C錯誤【答案】D4多項選擇利用光電管研究光電效應實驗如圖2­1­2所示，用頻率為的可見光照射陰極K，電流表中有電流通過，那么 【導學號：55272043】圖2­1

8、3;2A用紫外線照射，電流表一定有電流通過B用紅光照射，電流表一定無電流通過C用紅外線照射，電流表可能有電流通過D用頻率為的可見光照射K，當滑動變阻器的滑動觸頭移到A端時，電流表中一定無電流通過【解析】因紫外線的頻率比可見光的頻率高，所以用紫外線照射時，電流表中一定有電流通過，選項A正確因不知陰極K的截止頻率，所以用紅光照射時，也可能發(fā)生光電效應，所以選項B錯誤，C正確即使UAK0，電流表中也可能有電流通過，所以選項D錯誤【答案】AC關(guān)于光電效應的三點提醒1發(fā)生光電效應時需滿足：照射光的頻率大于金屬的極限頻率，即0.2光電子的最大初動能與照射光的頻率及金屬有關(guān)，而與照射光的強弱無關(guān)，強度大小決

9、定了逸出光電子的數(shù)目多少3在一定的光照條件下，飽和光電流與所加電壓大小無關(guān)能量量子假說與光子假說1能量量子假說：物體熱輻射所發(fā)出的電磁波的能量是不連續(xù)的，只能是h的整數(shù)倍，h稱為一個能量量子，其中是輻射頻率，h稱為普朗克常量2普朗克常量：h6.63×1034 J·s.3光子假說：光的能量不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個光子一個光子的能量為h.4黑體：1可以全部吸收所有頻率的電磁輻射的理想物體絕對的黑體實際上是不存在的2普朗克利用能量量子化的思想和熱力學理論，才完美地解釋了黑體輻射譜11900年，德國物理學家普朗克首次提出了能量量子假說21905年，在普朗克能量量子

10、假說的啟發(fā)下，愛因斯坦提出了光子假說3光子說中的光子就是光電子×4能吸收各種電磁波而不反射電磁波的物體叫黑體1如何解釋測量一杯水溫的溫度計的溫度示數(shù)連續(xù)變化而不是一份一份的？【提示】每一份能量量子很小微觀量，溫度計示數(shù)變化1 對應變化的能量很大宏觀量，由于溫度計的精度不夠，所以觀察到的溫度計溫度不是一份一份地變化的2黑體是指黑顏色的物體嗎？【提示】黑體不是指黑顏色的物體，是指能完全吸收電磁波的物體.光電效應方程及其解釋1逸出功：電子能脫離離子的束縛而逸出金屬外表時所需做的最小功用W0表示2光電效應方程：hmvW0.式中h表示入射光子的能量，為入射光的頻率3光電效應的條件：光子的能量h

11、必須大于或至少等于逸出功W0.即.4遏止電壓對應著光電子的最大初動能，它們的關(guān)系為eU0mv.1同一頻率的光照射不同的金屬外表，光電子的最大初動能可能一樣×2對于某種金屬，也就是逸出功W0一定的情況下，出射光電子的最大初動能只與入射光頻率有關(guān)，與光的強弱無關(guān)3物體內(nèi)部的一個電子一般只吸收一個光子的能量按照光的經(jīng)典電磁理論，假如入射光很弱，電子需要一段時間才能獲得逸出金屬外表所需的能量而實驗說明：無論入射光怎樣微弱，光電效應幾乎是瞬時的，這又如何解釋？【提示】光子的能量是一份份的當光照射到金屬外表時，外表的金屬電子一次性吸收了一個光子的全部能量，不需要積累能量的時間，所以光電子幾乎是瞬

12、間產(chǎn)生的1光電效應方程的理解1光電效應方程EkhW0中，Ek為光電子的最大初動能，就某個光電子而言，其分開金屬時的動能大小可以是零到最大值范圍內(nèi)的任何數(shù)值2光電效應方程說明，光電子的最大初動能與入射光的頻率呈線性關(guān)系注意不是正比關(guān)系，與光強無關(guān)3光電效應方程包含了產(chǎn)生光電效應的條件，即EkhW0>0，亦即h>W0，>c，而c就是金屬的極限頻率4光電效應方程本質(zhì)上是能量守恒方程5逸出功W0：電子從金屬中逸出所需要抑制原子核的束縛而消耗的能量的最小值，叫做金屬的逸出功光電效應中，從金屬外表逸出的電子消耗能量最少2光子說對光電效應的解釋1由于光的能量是一份一份的，那么金屬中的電子也

13、只能一份一份地吸收光子的能量，而且這個傳遞能量的過程只能是一個光子對一個電子的行為假如光的頻率低于極限頻率，那么光子提供給電子的能量缺乏以抑制原子的束縛，就不能發(fā)生光電效應2當光的頻率高于極限頻率時，能量傳遞給電子以后，電子擺脫束縛要消耗一部分能量，剩余的能量以光電子的動能形式存在，這樣光電子的最大初動能EkmvhW0，其中W0為金屬的逸出功，可見光的頻率越高，電子的最大初動能越大而遏止電壓U0對應著光電子的最大初動能，即eU0mv.所以當W0一定時，U0只與入射光的頻率有關(guān)，與光照強弱無關(guān)3電子一次性吸收光子的全部能量，不需要積累能量的時間，所以光電效應的發(fā)生幾乎是瞬時的4發(fā)生光電效應時，單

14、位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)與光強度成正比，光強度越大意味著單位時間內(nèi)打在金屬上的光子數(shù)越多，那么逸出的光電子數(shù)目也就越多，光電流也就越大5多項選擇能使某金屬產(chǎn)生光電效應的截止頻率為0，那么 【導學號：55272044】A當用頻率為20的單色光照射該金屬時，一定能產(chǎn)生光電子B當用頻率為20的單色光照射該金屬時，所產(chǎn)生的光電子的最大初動能為h0C當照射光的頻率大于0時，假設增大，那么逸出功增大D金屬的逸出功與照射光的頻率無關(guān)【解析】根據(jù)截止頻率跟逸出功的關(guān)系W0h0，光電效應方程mvhW0，判斷A、B、D正確【答案】ABD6紫光在真空中的波長為4.5×107m，問：1紫光光子的能量是多少？2用它照射極限頻率為04.62×1014 Hz的金屬鉀時能否產(chǎn)生光電效應？3假設能產(chǎn)生，那么光電子的最大初動能為多少？h6.63×1034 J·s【解析】1紫光光子的能量Eh