高二物理 光电效应
高中物理课件.光电效应
1、极限频率 2、光电效应出射光子的初动能与频率有关，与光强无关 3、光电效应的瞬时性 4、光电效应中的光强增大，光电流也增大
三、波动理论在解释光电效应时的矛盾
1、波动理论无法解释极限频率．
2、光电子最大初动能E的大小应与光强有关，与v无关 ．
Ek h W
学不可以已
3、弱光照射时应有能量积累过程，不应瞬时发生．
效应时遇到了巨大的困难。后 来，爱因斯坦在普朗克量子化 理论的启发下，提出了光子学 说．
普朗克
爱因斯坦
E h
四、光子说
爱因斯坦在1905年提出，在空间中传播 的光也不是连续的，而是一份一份的，每一 份叫做一个光量子，简称光子．
光子的能量和频率成正比：
高中物理
光电效应 光子
一、光电效应（实验） 二、光电效应的规律 三、波动理论在解释光电效应时的矛盾 四、光子说 五、爱因斯坦光电效应方程
一、光电效应实验
指针偏转
灵敏电流计
弧光灯
锌板
铜网
高压电源
紫光照射时电流计指针发生偏转
二、光电效应的规律
1、任何一种金属，都存在极限频率 0 ，只有当入射 光 0 ，才能发生光电效应．
E h
光子说的这两点实际上是针对波动理论的两大要害 提出的．爱因斯坦当时在实验事实还不是很充分的时候， 提出了光子说，是对科学的重大贡献．这也说明理论与 新的实验事实不符时，要根据事实建立新的理论，因为 实践是检验真理的唯一标准．
五、爱因斯坦光电效应方程
1、逸出功： W
2、爱因斯坦光电效应方程：
2、光电子的最大初动能E与入射光强度无关，只随入射
光电效应-高二物理课件(人教版2019选择性必修第三册)
例7.科学研究证明，光子既有能量也有动量，当光子与电子碰撞 时，光子的一些能量转移给了电子.假设光子与电子碰撞前的波长 为λ，碰撞后的波长为λ′，则碰撞过程中（ C ） A.能量守恒，动量守恒，且λ＝λ′ B.能量不守恒，动量不守恒，且λ＝λ′ C.能量守恒，动量守恒，且λ<λ′ D.能量守恒，动量守恒，且λ>λ′
02.光电效应 图片区
一.光电效应
1.光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中 的电子从表面逸出，这个现象称为光电效应，这 种电子常称为光电子。
光电效应由德国物理学家 赫兹于1887年发现，对发展 量子理论起了根本性作用。
问题：光电子是光还是电子？ 答：电子。 问题：用弧光灯照射锌板能发生光电效应，但在锌板和 弧光灯之间插入一块防紫外线玻璃就不能发生光电效应 了，弧光灯能发出红外线，可见光，紫外线，是什么光 照射锌板发生了光电效应？ 答：紫外线
2eU c me
②不同频率的光照射同一种金属，截止电压不同；同种频率的光
即使强弱不同照射同一种金属，截止电压也相同。即将截止电压
与光的频率有关与光的强弱无关。
二.光电效应的实验规律
4.光电效应具有瞬时性
当频率超过截止频率νc时，无论入射光怎样微弱，照到金属时会 立即产生光电流。（t<10-9s）
例1.在演示光电效应实验中，原来不带电的一块锌板与 灵敏验电器相连，用紫外线灯照射锌板时，验电器的指 针张开一个角度，如图所示，下列说法正确的是( A ) A.验电器的指针带正电 B.若仅增大紫外线的频率，则锌板 的逸出功增大 C.若仅增大紫外线灯照射的强度， 则单位时间内产生的光电子数减少 D.若仅减小紫外线灯照射的强度， 则可能不发生光电效应
高二物理 原子物理第二节光电效应
4.2光电效应要点解析1、如何理解遏止电压？在教科书图4.2-1所示的光电效应实验中，当电压表的示数为0时，电流表的示数并不为0，这说明从极板K 上逸出的电子具有初速度。
要使电流表的示数变为0，只有在极板A 、K 之间加反向电压，如图4.2-1所示。
使电流表的示数刚好变为0，极板A 、K 之间所加的反向电压U c 即为遏止电压。
当在极板A 、K 之间加反向电压时，电子因受到电场力的阻碍作用而在极板间做减速运动。
电子的初速度大小、方向可能不尽相同。
在加反向电压的情况下，当电子的速度垂直于极板时，具有最大速度v c 的电子是最容易到达极板A 的。
也就是说，如果速度垂直于极板且具有最大速度的电子到不了极板A ，那么其他的电子都不可能到达极板A 。
这种情况下，电流表的示数必然为0。
速度垂直于极板且具有最大速度v c 的电子不能到达极板A 的临界情况是：当电子到达极板A 时，电子的速度恰好减小为0。
如果再增大反向电压U ，电子就不能到达极板A 。
所以临界情况对应的反向电压U ，就是使电流表的示数变为0时极板A 、K 之间所加反向电压的最小值。
根据动能定理得eU c =12mv c 2，所以U c =mv c22e 这个电压就是遏止电压。
图4.2-12、如何理解爱因斯坦的光电效应方程？爱因斯坦提出了光子说，认为光是由光子组成的，光子的能量为hν，爱因斯坦对光电效应的解释是：发生光电效应时，光子与金属中的电子相遇，电子能完全吸收光子的能量hν，电子的能量增大hν。
这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0，剩下的为逸出电子的初动能E k。
根据能量守恒定律可得E k=hν—W0，其中W0是电子从金属表面逸出时的逸出功。
如果电子从金属内部逸出，则逸出功比W0大，所以E k是逸出电子的最大初动能。
由此可见，爱因斯坦的光电效应方程E k=hν—W0是能量守恒定律应用于电子吸收光子的能量，并逸出金属过程的体现，它很好地解释了光电效应的机理。
高二高三物理-爱因斯坦光电效应方程
例题
(双选)如图所示, 在研究光电效应的实验中, 发现用一定频率 的A单色光照射光电管时, 电流表指针会发生偏转, 而用另一
频率的B单色光照射时不发生光电效应( AC )
A. A光的频率大于B光的频率 B. B光的频率大于A光的频率 C. 用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是a流向b D. 用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是b流向a
光电效应的图象描述
内容提要
图象
(1)极限频率：图线与 ν 轴交点的横坐 (1)遏止电压：图线与 U 轴交
标的值 νc 点的横坐标的值 Uc
描述 (2)逸出功：图线与 Ek 轴交点的纵坐标 (2)极限频率：满足 hνc＝W0
的绝对值 W0＝E Ekm＝eUc
(3)普朗克常量：图线的斜率 k＝h
例题
如图所示，当开关S断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照 射阴极P，发现电流表读数不为零．合上开关，调节滑动变阻 器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零； 当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零． (1)求此时光电子的最大初动能的大小； (2)求该阴极材料的逸出功．
爱因斯坦光电效应方程
光电效应方程
内容提要
爱因斯坦光电效应方程是根据能量守恒定律推导出来的，描述的是光电子的最大初动能Ek跟入射光子的能量hν和 逸出功W0之间的关系：Ek＝hν-W0。
用光电管研究光电效应的规律
(1)常频率分析：光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大． (2)通过光的强度分析：入射光强度大→光子数目多→产生的光电子多→光电流大． 3、遏止电压与截止频率 (1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压Uc. (2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率)．不同的金属对应 着不同的极限频率．(3)逸出功：电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫做该金属的逸出功．
高考物理光电效应
逸出功和极限频率的关系 W h 0 极限波长和极限频率的关系
-W
α
0
Hale Waihona Puke 由 v f得0
c
0
5. 光的波粒二象性 光的干涉，衍射等现象充分表明光是波，而光电效应 现象和康普顿效应又无可辩驳地证明了光是粒子。 事实上，光具有波动和粒子二重特性，俗称光的波 粒二象性。 光在传播时更多地表现为波动特性，
在与物质微粒发生作用时更多地表现为粒子特征；
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gk004.2008年高考物理上海卷 15 15．（4分）如图所示，用导线将验电器与洁净鋅板 连接，触摸鋅板使验电器指示归零，用紫外线照射鋅 板，验电器指针发生明显偏转，接着用毛皮摩擦过的 橡胶棒接触鋅板，发现验电器指针张角减小，此现象 说明鋅板带__正___电（选填“正”或“负”）;若改用 红外线重复以上实验,结果发现验电器指针根本不会 偏转,说明金属鋅的极限频大率于_________红 外线的频率（选填“大于”或“小于”）。
黑体辐射的规律不能用经典电磁学理论来解释，
1900年德国物理学家普朗克认为能量是由一份一份 不可分割最小能量值组成，每一份称为_能__量__子___. 1905年爱因斯坦从此得到启发，提出了光子的观点， 认为光子是组成光的最小能量单位，光子的能量表
达式为_______h， 并成功解释了______光__电__效__应__现象
解析：毛皮摩擦过的橡胶棒带负电， 因锌板被紫外线照射后发生光电效 应缺少电子而带正电，故验电器指针的负电荷与锌 板正电荷中和一部分电荷后偏角变小，用红外线照 射验电器指针偏角不变，说明锌板未发生光电效应， 说明锌板的极限频率大于红外线的频率。
056.08年苏北四市第三次调研试题12-2.(1) 12－2．（1）（选修3－5 ）有关热辐射和光的本性， 请完成下列填空题
高中物理：光电效应知识点总结
高中物理：光电效应知识点总结一、光电效应1、光电效应如图17－2－1所示，用弧光灯照射锌板，与锌板相连的验电器就带正电，即锌板也带正电这说明锌板在光的照射下发射出了电子。
（1）定义：在光的照射下物体发射出电子的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子。
（2）研究光电效应的实验装置（如图17－2－2所示）阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，K 在受到光照时能够发射光电子，电源加在K与A之间的电压大小可以调整，正负极也可以对调。
2、光电效应的规律（1）光电效应的实验结果首先在入射光的强度与频率不变的情况下，I－U的实验曲线如图17－2－3所示，曲线表明，当加速电压U增加到一定值时，光电流达到饱和值I m。
这是因为单位时间内从阴极K射出的光电子全部到达阳极A，若单位时间内从阴极K上逸出的光电子数目为n，则饱和电流I m=ne式中e为电子电荷量，另一方面，当电压U减小到零，并开始反向时，光电流并没降为零，这就表明从阴极K逸出的光电子具有初动能，所以尽管有电场阻碍它运动，仍有部分光电子到达阳极A，但是当反向电压等于－U c时，就能阻止所有的光电子飞向阳极A，使光电流降为零，这个电压叫遏止电压，它使具有最大初速度的电子也不能到达阳极A，如果不考虑在测量遏止电压时回路中的接触电势差，那么我们就能根据遏止电压－U c来确定电子的最大速度v m和最大动能，即在用相同频率不同强度的光去照射阴极K时，得到的I －U曲线如图17－2－4所示，它显示出对于不同强度的光，U c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。
此外，用不同频率的光去照射阴极K时，实验结果是：频率愈高，U c愈大，如图17－2－5，并且与U c成线性关系，如图17－2－6。
频率低于ν0的光，不论强度多大，都不能产生光电子，因此，ν0称为截止频率，对于不同的材料，截止频率不同。
（2）光电效应的实验规律①饱和电流I m的大小与入射光的强度成正比，也就是单位时间内逸出的光电子数目与入射光的强度成正比（见图17－2－4）。
光电效应知识点高二
光电效应知识点高二光电效应是指当光照射到金属或半导体材料表面时，光子的能量足够大时，会促使金属或半导体材料中的电子从原子中释放出来，形成光电子的现象。
光电效应的研究与应用在现代物理学和光电子技术领域起着重要作用。
本文将从光电效应的基本原理、光电效应的实验现象以及光电效应在实际应用中的重要性等方面进行阐述。
一、光电效应的基本原理光电效应的基本原理是根据爱因斯坦的光量子假设，即光的能量以粒子形式存在。
当光照射到金属表面时，光子与金属中的自由电子发生相互作用，光子的能量转移给了自由电子，当光子的能量足够大时，超过了金属内自由电子的束缚能，自由电子便能从金属中解离出来，形成电子-光子的转换。
二、光电效应的实验现象1. 光电流的产生：当光照射到金属或半导体表面时，如果光的频率大于一定的频率门槛（临界频率），就能够引起光电效应，此时会有电子被释放出来，并形成光电流。
2. 光电子动能与光的频率关系：根据光电效应实验的结果，可以发现光电子的动能与照射光的频率有关，光的频率越高，光电子的动能越大。
三、光电效应的重要性及应用1. 光电效应在太阳能电池中的应用：太阳能电池利用光电效应将太阳的光能转化为电能，使之成为一种可再生的能源。
通过光电效应，太阳能电池可以将光子的能量转化为电子的动能，形成电流，从而供给给电子设备使用。
2. 光电效应在照相机中的应用：照相机中的底片或光敏电子元件利用光电效应来接收光信号，将光线折射成影像，实现照片的拍摄和成像。
3. 光电效应在光电子器件中的应用：光电子器件，如光电二极管、光电三极管等，都是基于光电效应设计和制造的。
这些器件可以将光信号转化为电信号或者电信号转化为光信号，用于光通信、光电检测等领域。
4. 光电效应在纳米材料研究中的应用：光电效应被广泛运用于纳米技术和材料科学领域。
通过光电效应，可以研究和改进纳米材料的光电特性，以便在纳米材料的设计与应用中取得更好的效果。
综上所述，光电效应是一种重要的物理现象，其研究和应用在现代科学和技术领域具有重要的地位和作用。
高二物理与光电效应知识点
高二物理与光电效应知识点光电效应是经典物理学中的一个重要现象，它指的是当光照射到某些物质表面时，会引起电子的发射。
这一现象的研究和应用对于理解光的性质以及开发光电器件具有重要意义。
在高二物理学习中，了解光电效应的知识点是非常重要的。
本文将对高二物理与光电效应的知识点进行介绍和论述。
一、光电效应的基本概念光电效应是指当光照射到金属或半导体材料的表面时，会产生电子的发射。
光电效应的基本过程是：光子与金属或半导体材料中的电子发生相互作用，使电子从材料表面脱离，并形成电子流。
光电效应的出现与光的粒子性质有关，即光的能量以光子的形式传递。
根据光电效应实验的结果，我们可以得出光电效应的几个重要规律。
二、光电效应的重要规律和公式1. 光电效应的截止频率：根据实验结果，我们发现照射在金属表面的光线必须具有一定的最小频率（截止频率）才能引起光电效应，低于截止频率的光线无法引起光电效应。
截止频率与金属种类有关，不同金属的截止频率不同。
2. 光电效应的动能定理：根据实验结果，光电子的最大动能与光的频率有关，与光的强度无关。
这个规律被称为光电效应的动能定理。
动能定理的数学表达式为：E = hf - φ其中，E为光电子的最大动能，h为普朗克常数，f为光的频率，φ为金属的逸出功（与金属种类有关）。
3. 光电效应的电流与电压关系：当光照射到金属或半导体材料的表面时，会引起电子的发射，形成电子流。
这个电子流可以形成一个电流。
根据实验结果，光电流与光的强度成正比，与光的频率无关。
而当外加电压逐渐增大时，光电流逐渐减小，最终趋向于零。
三、光电效应的应用1. 光电池：光电池是利用光电效应将光能转化为电能的装置。
光电池的核心组件是光电效应产生的电子流。
通过将光电池与外电路连接，可以将光能转化为电能，并用于供电或储存。
2. 光电倍增管：光电倍增管是一种利用光电效应放大光信号的器件。
光电倍增管将光信号转化为电信号，利用电子的倍增效应，使电信号放大到可测量或可观测的范围。
(完整版)高中物理光电效应知识点
一、光电效应和氢原子光谱知识点一：光电效应现象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，入射光的频率必须大于这个极限频率才能发生光电效应，低于这个极限频率则不能发生光电效应．(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，其随入射光频率的增大而增大．(3)大于极限频率的光照射金属时，光电流强度(反映单位时间内发射出的光电子数的多少)与入射光强度成正比．(4)金属受到光照，光电子的发射一般不超过10－9_s. 2．光子说爱因斯坦提出：空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比，即：ε＝hν，其中h ＝6.63×10－34 J·s.3．光电效应方程(1)表达式：hν＝E k ＋W 0或E k ＝hν－W 0.(2)物理意义：金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W 0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能E k ＝12m v 2.知识点二： α粒子散射实验与核式结构模型1.卢瑟福的α粒子散射实验装置(如图13－2－1所示)2．实验现象绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少数α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子甚至被撞了回来．如图13－2－2所示．α粒子散射实验的分析图3．原子的核式结构模型在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转．知识点三：氢原子光谱和玻尔理论 1.光谱(1)光谱：用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱．(2)光谱分类有些光谱是一条条的亮线，这样的光谱叫做线状谱． 有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱． (3)氢原子光谱的实验规律．巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式1λ＝R (122－1n2)(n ＝3,4,5，…)，R 是里德伯常量，R ＝1.10×107 m －1，n 为量子数．2．玻尔理论(1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量．(2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝E m －E n .(h 是普朗克常量，h ＝6.63×10－34 J·s)(3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的．点拨：易错提醒(1)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线数为N ＝C 2n ＝n (n －1)2，一个氢原子跃迁发出可能的光谱线数最多为(n －1)．(2)由能级图可知，由于电子的轨道半径不同，氢原子的能级不连续，这种现象叫能量量子化．考点一：对光电效应的理解 1.光电效应的实质 光子照射到金属表面，某个电子吸收光子的能量使其动能变大，当电子的动能增大到足以克服原子核的引力时，便飞出金属表面成为光电子．2．极限频率的实质光子的能量和频率有关，而金属中电子克服原子核引力需要的能量是一定的，光子的能量必须大于金属的逸出功才能发生光电效应．这个能量的最小值等于这种金属对应的逸出功，所以每种金属都有一定的极限频率．3．对光电效应瞬时性的理解 光照射到金属上时，电子吸收光子的能量不需要积累，吸收的能量立即转化为电子的能量，因此电子对光子的吸收十分迅速．4.图13－2－4光电效应方程电子吸收光子能量后从金属表面逸出，其中只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能，根据能量守恒定律，E k ＝hν－W 0.如图13－2－4所示．5．用光电管研究光电效应(1)常见电路(如图13－2－5所示)图13－2－5(2)两条线索①通过频率分析：光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大．②通过光的强度分析：入射光强度大→光子数目多→产生的光电子多→光电流大． (3)常见概念辨析⎩⎪⎨⎪⎧照射光⎩⎪⎨⎪⎧ 强度——决定着每秒钟光源发射的光子数频率——决定着每个光子的能量ε＝hν光电子⎩⎪⎨⎪⎧每秒钟逸出的光电子数——决定着光电流的强度光电子逸出后的最大初动能(12m v 2m)规律总结：(1)光电子也是电子，光子的本质是光，注意两者的区别．(2)在发生光电效应的过程中，并非所有光电子都具有最大初动能，只有从金属表面直接发出的光电子初动能才最大．考点二：氢原子能级和能级跃迁1.氢原子的能级图能级图如图13－2－6所示．图13－2－6相关量 意义 能级图中的横线 表示氢原子可能的能量状态——定态 横线左端的数字“1,2,3…” 表示量子数横线右端的数字 “－13.6，－3.4…” 表示氢原子的能量相邻横线间的距离表示相邻的能量差，量子数越大相邻的能量差越小，距离越小带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁的条件为hν＝E m －E n(1)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数为N ＝C 2n ＝n (n －1)2. (2)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n －1)．二、核反应和核能知识点一：天然放射现象和衰变1.天然放射现象(1)天然放射现象．元素自发地放出射线的现象，首先由贝可勒尔发现．天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构．(2)放射性和放射性元素．物质发射某种看不见的射线的性质叫放射性．具有放射性的元素叫放射性元素．(3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是α射线、β射线、γ射线．(4)放射性同位素的应用与防护．①放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同．②应用：消除静电、工业探伤、作示踪原子等．③防护：防止放射性对人体组织的伤害．2．原子核的衰变(1)原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变．(2)分类α衰变：A Z X→A－4Y＋42HeZ－2β衰变：A Z X→A Z＋1Y＋0－1e(3)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．半衰期由原子核内部的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关．点拨：易错提醒(1)半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，对个别或少数原子核，无半衰期可言.(2)原子核衰变时质量数守恒，核反应过程前、后质量发生变化(质量亏损)而释放出核能.知识点二：核反应和核能1.核反应在核物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程．在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒．2．核力核子间的作用力．核力是短程力，作用范围在1.5×10－15 m之内，只在相邻的核子间发生作用．3．核能核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能．4．质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程E＝mc2，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小Δm，这就是质量亏损．由质量亏损可求出释放的核能ΔE＝Δmc2.【考点解析：重点突破】考点一：衰变和半衰期2.对半衰期的理解(1)根据半衰期的概念，可总结出公式N 余＝N 原(12)t /τ，m 余＝m 原(12)t /τ式中N 原、m 原表示衰变前的放射性元素的原子核数和质量，N 余、m 余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子核数和质量，t 表示衰变时间，τ表示半衰期．(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关． 考点二：核反应方程的书写规律总结(1)核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接．(2)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程．(3)核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒；遵循电荷数守恒．考点三：核能的产生和计算1.获得核能的途径(1)重核裂变：重核俘获一个中子后分裂成为两个中等质量的核的反应过程．重核裂变的同时放出几个中子，并释放出大量核能．为了使铀235裂变时发生链式反应，铀块的体积应大于它的临界体积．(2)轻核聚变：某些轻核结合成质量较大的核的反应过程，同时释放出大量的核能，要想使氘核和氚核合成氦核，必须达到几百万度以上的高温，因此聚变反应又叫热核反应．2．核能的计算方法(1)应用ΔE＝Δmc2：先计算质量亏损Δm，注意Δm的单位1 u＝1.66×10－27 kg,1 u相当于931.5 MeV的能量，u是原子质量单位．(2)核反应遵守动量守恒和能量守恒定律，因此我们可以结合动量守恒和能量守恒定律来计算核能．规律总结根据ΔE＝Δmc2计算核能时，若Δm以千克为单位，“c”代入3×108_m/s，ΔE的单位为“J”；若Δm以“u”为单位，则由1u c2＝931.5_MeV得ΔE＝Δm×931.5_MeV.。
高二物理 光电效应 ppt
由以上分析可知： 由以上分析可知： 遏止电压U =0对应的频率就是截止频率 遏止电压Uc=0对应的频率就是截止频率νc h Uc—ν图象是一条斜率为 的直线
e
根据数据作U 图象即可求得 根据数据作 c—ν图象即可求得
光的粒子性
一、光电效应现象 二、光电效应的基本规律 1、存在着饱和电流
入射光越强，饱和电流越大; 入射光越强，饱和电流越大; 入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多. 入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多.
2、存在着遏止电压和截止频率
(2)存在截止频率ν : (2)存在截止频率ν c 存在截止频率
光电效 应动画
经研究后发现： 经研究后发现： 任何一种金属， 任何一种金属，都有一个截止频率，入射光的频率必 须大于这个截止频率才能产生光电效应，低于这个频 须大于这个截止频率才能产生光电效应， 截止频率才能产生光电效应 率的光，无论光强怎样大，也不能产生光电效应。 率的光，无论光强怎样大，也不能产生光电效应。不 同金属的截止频率不同。 同金属的截止频率不同。
-9
四、爱因斯坦的光电效应方程
动画
（1）光子： 光本身就是由一个个不可分割的 光子：
能量子组成的，频率为 的光的 能量子组成的，频率为ν的光的 能量子为h ν。这些能量子后来被 能量子为 。 称为光子。
E = hν
爱因斯坦的光子说
四、爱因斯坦的光电效应方程 （1）光子： ）光子： （2）爱因斯坦的光电效应方程 ）
3、效应具有瞬时性
实验结果： 实验结果：即使入射光的强度 非常微弱， 非常微弱，只要入射光频率大 于被照金属的极限频率， 于被照金属的极限频率，电流 表指针也几乎是随着入射光照 射就立即偏转。 射就立即偏转。
4.2 光电效应 (教学课件)高二物理人教版选择性必修三
一、光的两个参数
①强度强
光
光子更密集
照射金属，逸出
光电子个数多
大
②频率大
ε=hνLeabharlann 光子能量大金属种类决定
（定值）
hv＝W0+EK
光电流大
大
逸出初动能大
一个电子对应吸收一个光子，电
子一次性吸收光子的全部能量，瞬间
完成不需要时间。金属的电子吸收
能量后，克服束缚，瞬间逸出金属，
逸出的电子叫做光电子。
反向电压
K
A
e
一
一
E
+ + + +
遏止电压UC 大
一
一
=
本节结束
祝同学们学业有成
二、光电效应的逸出功、瞬时性
ε=hν
能量：
1、一束光里有很多个光子，每一个光子就是一
光子
份能量子ε=hν
2、一个电子只能吸收一个光子，即只能吸收一份
能量，不能同时吸收多个光子，吸收的能量不累加。
3、电子吸收的能量ε=hν，与金属的逸出功W0比较：
①若hv < W0无光电子逸出。
②若hv = W0光电子恰好逸出。截止频率 =
K
A
一
一
一
E
＝
＝
−W0＝
−W
0
+ + + +
一
∙
∙
反向电压
六、光的两个参数对应影响两个实验数据
①强度强
光
光子更密集
逸出光电 正向电压
4.1光电效应-高二物理(粤教版2019选择性必修第三册)
角度，如图所示，这时( BC)
A．锌板带正电，指针带负电
√B．锌板带正电，指针带正电 √C．若用黄光照射锌板，则可能不产生光电效应现象
D．若用红光照射锌板，则锌板能发射光电子
矛盾2
光强越大，电子可以获得更多的能量，光电 子的最大初动能也应越大，遏止电压越大。 即射出电子的动能由入射光的强度来决定。
遏止电压与光强无关，与频 率有关
光强大时，电子能量积累的时间就短， 矛盾3 光强小时，能量积累的时间就长。
当入射光照射到光电阴极时， 无论光怎样微弱，几乎在一瞬 间就产生了光电子。
时要克服反向电场力做多少功？ W eU c
(2)光电子出射的最大初动能与遏止电压有什么关系？
1 2
mvm2 ax
eUc
光电效应
实验规律
与经典电磁学 的矛盾
矛盾
波动理论
光电效应实验结果
无论入射光的频率是多少，只要光强足 矛盾1 够大，总可以使电子获得足够的能量从
而产生光电效应。
如果光的频率小于金属的截 止频率，无论光强多大，都没 有光电效应
D．用B光照射光电管时，增大电源电压电流表指针一定发生偏转
课堂练习
3．如图所示，用导线把验电器与锌板相连接，当用紫外线灯照射锌板
时，下列有关现象说法正确的是( B )
A．有光子从锌板逸出
√B．有电子从锌板逸出
C．验电器带负电
D．锌板带负电
课堂练习
4．如图所示为一光电管电路图，滑动变阻器的滑片P位于AB上某 点，用光照射光电管阴极，灵敏电流计指针不偏转．要使指针偏
转，可采取的措施有( B )
高二物理3-5 光电效应
四、波动理论对光电效应的解释的困难：
波动理论 困难1 光能由振幅决定，与光频率 无关，只要光强足够大（不 论入射光的频率多小），总 可以使电子获得足够的能量 从而发生光电效应 困难2 光强越大，电子可获得更多 能量，光电子的最大初动能 也应该越大，遏止电压也应 越大。即出射电子的最大初 动能应该由光强来决定 困难3 光强大时，电子能量积累的 时间就短，光强小时，能量 积累的时间就长 光电效应实验结果 如果ν﹤ ν0，无论光 强有多大，都不能发生 光电效应，光能应由光 频率来决定
P31讨论与交流
• 随着反向电压逐渐增大，光电流是逐渐减 小还是突然减小？ • 逐渐减小。 • 由此是否可以推测出射光电子的动能不一样？ • 不一样。光电效应中从金属出来的光电
子，它们的初速度会有差异，其中最大 者叫最大初动能。 • 遏止电压对应的是所有光电子的动能吗？
• 不是，遏止电压对应的是光电子最大初动能。
巩固练习：
4、若用绿光照射某种金属板不能发生光电效应，则下列哪 一种方法可能使该金属发生光电效应（ D ） A. 增大入射光的强度 B. 增加光的照射时间 C. 改用黄光照射 D. 改用紫光照射
巩固练习：
5、某种频率的光射到金属表面上时，金属表面有电子 逸出，若光的频率不变而强度减弱，那么下述结论中正 确的是 A．光的强度减弱到某一数值时，就没有电子逸出 B．逸出的电子数一定减少 C．逸出的电子数有可能增加 D．逸出的电子数有可能不变
• 1.产生光电效Байду номын сангаас的条件：
任何一种金属，都存在极限频率ν0，只有当入 射光频率ν>ν0时，才能发生光电效应.
• 2.光电子的最大初动能：
光电子的最大初动能Ekm与入射光强度无关， 只随入射光频率的增大而增大 .
高二物理光电效应试题答案及解析
高二物理光电效应试题答案及解析1.如图所示，当氢原子从n＝4迁到n＝2的能级和从n＝3迁到n＝1的能级时，分别辐射出光子a和光子b，则A．由于放出光子，原子的能量增加B．光子a的能量小于光子b的能量C．光子a的波长小于光子b的波长D．若光子a能使某金属发生光电效应，则光子b不一定能使该金属发生光电效应【答案】B【解析】原子是从较高能级向较低能级跃迁，放出光子，能量减小，A错误；,，，B正确；根据公式可得能量越大频率越大，波长越小，故光子a的波长大于光子b的波长，C错误；光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，因为a光子的频率小于b光子的频率，所以若光子a能使某金属发生光电效应，则光子b一定能使该金属发生光电效应，D错误；【考点】考查了原子跃迁，光电效应2.金属钾的逸出功为2.21 eV，如图所示是氢原子的能级图，一群处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射的光中能使金属钾发生光电效应的光谱线条数是：A．2条B．4条C．5条D．6条【答案】B【解析】由n=4到n=2跃迁的能级差为（-0.85）-（-3.4）=2.55eV＞2.21 eV，能使金属钾发生光电效应；由n=4到n=1跃迁的能级差为（-0.85）-（-13.6）=12.75eV＞2.21 eV，能使金属钾发生光电效应；由n=3到n=1跃迁的能级差为（-1.51）-（-13.6）=12.09eV＞2.21 eV，能使金属钾发生光电效应；由n=2到n=1跃迁的能级差为（-3.40）-（-13.6）=10.2eV＞2.21 eV，能使金属钾发生光电效应；故选B。
【考点】玻尔理论；光电效应。
3.下列关于光的波粒二象性的说法中正确的是 ()A．一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子B．由光电效应现象可知光子与电子是同一种粒子C．在一束光中，光子间的相互作用使光表现出波的性质D．光是一种波，同时也是一种粒子，在光子能量ε＝hν中，频率ν仍表示的是波的特性【答案】D【解析】光具有波粒二象性，故A选项错误；光子是光传播过程中的一份能量子，而电子是实物粒子，两者不是同一种粒子，故B 选项错误；大量光子在传播过程中按照概率波原则随机出现，表现出波动性，故C 选项错误；光具有波粒二象性，光子能量公式中，是频率，表示波的特征，故D 选项正确。
高中物理-光电效应汇总
高中物理-光电效应汇总1．光电效应的四点规律(1)任何一种金属都有一个截止频率νc，入射光的频率必须大于νc，才能产生光电效应，与入射光的强度及照射时间无关．(2)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．(3)当产生光电效应时，单位时间内从金属表面逸出的电子数与入射光的强度有关．(4)光电效应几乎是瞬时的，发生的时间一般不超过109 s.－2．掌握三个概念的含义(1)入射光频率决定着能否发生光电效应和光电子的最大初动能．(2)对于一定频率的光，入射光的强度决定着单位时间内发射的光子数；2．光电效应方程(1)表达式：hν＝E k＋W0 或E k＝hν－W0.(2)对光电效应方程的理解：能量为ε＝hν的光子被电子所吸收，电子把这些能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引，另一部分就是电子离开金属表面时的动能．如果克服吸引力做功最少为W0，电子离开金属表面时最大初动能为E k，则根据能量守恒定律可知：E k＝hν－W0.3．光电效应方程说明了产生光电效应的条件．若有光电子逸出，则光电子的最大初动能必须大于零，即E k＝hν－W0>0，亦即hν>W0，ν> W0 W0＝νc，而νc＝恰好是光电效应的截止频率．h h1.最大初动能E k与入射光频率ν的关系图线1.极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc2.逸出功：图线与E k轴交点的纵坐标的绝对值W0＝|－E|＝E3.普朗克常量：图线的斜率k＝h4.Ek-ν图线是一条倾斜直线，但不过原点，其与横轴、纵轴交点的坐标值分别表示极限频率和金属逸出功。
2.颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系1遏止电压U c：图线与横轴的交点2饱和光电流I m：电流的最大值3最大初动能：E km＝eU c4由I-U图线可以看出，光电流并不是随加速电压的增大而一直增大。
3.颜色不同时，光电流与电压的关系5.遏止电压U c1、U c26.饱和光电流7.最大初动能E k1＝eU c1，E k2＝eU c28.在I-U图线上可以得出的结论：同一频率的光，即使强度不同，反向遏止电压也相同，不同频率的光，反向遏止电压不同，且频率越高，反向遏止电压越大。
高中物理精品课件：光电效应
关。而与入射光的强弱无关
2.实验现象
4.光电效应具有瞬时性：光电效应几乎是瞬时发生的，从光照射到产生光电
流的时间不超过10－9 s，无论入射光多弱，都会在照射到金属时立即产生光电子，
精确测量表明这个时间<10-9s，也就是说电子不需要积累能量的时间。
二.爱因斯坦的光电效应理论
极。
⑵K在受到光照时能够发射光电子
⑶阳极A吸收阴极K发出的光电子，形成光电流，
光电流越大，说明光电效应越强。
阴极K与阳极A之间电压U的大小可以调整，电源
的正负极也可以对调。右图中所加的电压为正向电
压，即A极的电势高于K极的电势。光电子从阴极K
逸出后，在AK之间被电场加速。
2.实验现象
蓝紫光能发生光电效应，红黄光不能发生光电效应
小试牛刀
1、不带电的锌板和验电器用导线相连.若用甲灯照射锌板，验电器的
金属箔片不张开；若用乙灯照射锌板，验电器的金属箔片张开，如图
所示，则与甲灯相比，乙灯发出的光（
）
A.频率更高
B.波长更大
A
C.光强更强
D.速度更大
【例题2】图甲是光电效应的实验装置，图乙是光电流与加在阴极K和
阳极A上的电压的关系。根据乙图中的曲线，可知（
光电效应
一.什么是光电效应
照射到金属表面的光，能使金属中的电子
从金属表面逸出。
这种电子常称为光电子
思考：如果锌板本身不带电，被祡外
线照射后，锌板带什么电？
二.光电效应的实验规律
光电管就是利用光电效应制成的一种光学元件，它的作用是把
光信号转变为电信号。
1.光电效应的实验装置
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《光的粒子性第一课时：光电效应》教学设计
一、教材分析
1、组成成分及地位和作用
《光的粒子性》是高中新教材人教版选修3-5第十七章《波粒二象性》的第二节内容，内容旨在第一节《能量量子化》内容的基础上，通过光电效应和康普顿效应分别说明光子既具有能量又具有动量，进而说明光具有粒子性。
本节课选择讲授第一部分，即光电效应的部分。
由光电效应的提出、光电效应的实验规律、爱因斯坦的光电效应方程三部分组成。
本节课的内容在物理学的发展史上具有里程碑式的意义，从这里人们开始认识到光的粒子性，并且更多的科学家接受了量子的观点，为近代物理学的发展打下了坚实的基础。
二、学情分析
1、已有的认知水平
学生经过了选修3-4教材有关机械波和光学的学习，已经知道光具有干涉、衍射现象，光的电磁波本质，对光的波动性有了较为深入的了解，也可以说对于经典理论中的光的性质有了较深的印象。
同时在本章第一节，学生初步有了能量子的概念。
基于以上分析，根据学生已经具备的知识以及现阶段学生的能力，学生完全可以在教师的引导下完成本节课的学习。
2、学习中的困难
本节课的难点就在于摆脱经典理论对思维的束缚，打破由光的干涉、衍射建立起来的“光是一种波，只具有波动性”的固有印象，接受光量子说，并将光量子的观点应用到解释光电效应和康普顿效应中。
三、教学目标分析
根据学生的认知水平和教科书的内容，确立本节课的教学目标为：
（1）了解光电效应及其实验规律，感受以实验为基础的科学研究方法
（2）了解爱因斯坦光电效应方程及其意义，感受科学家在面对科学疑难时的创新精神
四、教学重点、难点分析
（2）爱因斯坦光电效应方程
➢教学难点：（1）经典理论在解释光电效应问题时的困难
（2）爱因斯坦光电效应方程如何完整的解释光电效应现像
五、学法与教法分析
➢学法分析
根据学生的实际情况，我将“如何应用知识分析实际问题并进行逐步研究”作为本节课学法指导的重点。
在教学中，充分发挥学生的主观能动性，通过分析光电效应的研究过程中遇到的每个问题，感受科学研究的过程，锻炼理论分析能力、知识应用能力。
➢教法分析
（1）启发式教学方法。
通过对于物理学史的分析，启发学生思考光电效应从发现现象到探索规律整个过程中的重要问题、观察实验现象，让学生感受科学研究的过程。
（2）实验与理论相结合。
实验与理论结合教学让学生认识到实验在物理学发展过程中的作用（3）培养学生的科学情怀。
简介光电效应研究过程做出贡献的科学家，使学生体会科学家们探索科学问题的伟大历程
六、教学资源设计
电脑、多媒体辅助教学、毛皮与橡胶棒、锌版、验电器、光电效应演示器、强光手电、滤光片
七、教学过程设计
第二部分提问：电子枪中产生电子的金属丝为何需
要加热？
1、对金属丝加热，使表面层电子动能增加到足够
脱离金属表面
2、金属表面层存在一种力作用，阻碍表面层的金
属原子外层的价电子逃逸，在温度不高时不能大
量逸出金属表面。
3、逸出功：使电子克服某种金属的表面层作用，
脱离金属需要做功的最小值，用W0表示。
不同金
属的逸出功不同
提问：光电子为什么能克服表面层作用力
经典理论推测：
（1）光照强度越大，电子脱离金属表面后具有的
动能就越大
（2）只要光强足够大、照射时间足够长，光电效
应现象就一定可以发生
（3）（3）光强越大，产生的光电子越多，光电流
越大
1900年，德国科学家菲利普·莱纳德利用
自己发明的一种光电管对光电效应中发射
的光电子进行了仔细且精确的研究，总结
了光电效应的实验规律。
二、光电效应的实验规律
实验规律1、光电效应能否发生由光的频率
决定
教师提问，学生讨
论并回答，教师总
结
教师提问，学生思
考后回答，教师提
出经典理论下的推
论
教师介绍
教师演示实验，学
生观察实验现象
引发学生思考脱
离金属的电子能
量的来源，引出逸
出功的概念
引发学生的思考，
光电子的能量与
什么有关，为引出
经典理论与实验
规律的矛盾打下
伏笔
给出科学家研究
光电效应的装置
简图，为第二部分
内容做好铺垫
提出光电效应的
第一条实验规律：
光电效应能否发
生由光的频率决
定
观察实验现象、总结规律
（1）入射光的频率小于某一数值时，延长照射时
间和增加照射光强度都不产生光电效应
（2）入射光的频率大于某一数值时，无论照射光
多弱，都可以产生光电效应
（3）使金属发生光电效应的最小频率称
为：截止频率或极限频率
总结规律
1、光电效应能否发生由光的频率决定
实验规律2：光电效应存在饱和电流
观察实验现象，总结规律
（1）入射光强一定时，增大加速电压U，光电流
趋于一个最大值，即当电流达到最大值后，继续
增大电压，电流值不再增大。
（2）最大电流称为饱和电流
（3）入射光越强，饱和电流越大
（4）入射光越强，单位时间内产生的光电子越多
实验规律3：光电子的初动能由入射光频率
决定
提问：如何通过实验装置求光电子初动能
对调电源正负极施加反向电压，形成使光电子减
速的电场。
测出光电流刚好减小到0时的反向电压
U，即可计算得知电子的初动能
（1）刚好可以使光电流减小到0的反向电压称
教师完成实验，学
生总结，实验规律
教师完成实验，学
生观察并总结实验
规律
教师提问，学生思
考并回答
教师讲解
学生通过实验观
察到决定光电效
应是否发生的条
件是入射光频率
提出光电效应的
第二条实验规律：
光电流的大小由
入射光强度决定
让学生主动思考
解决问题的方法
使学生知道如何
测量和计算光电
子的初动能
C
e
e
U
e
v
m⋅
=
2
2
1
观察实验视频
（2）入射光频率越大，遏止电压Uc越大，即光
电子初动能越大
（3）对于一定频率的光，无论光强如何，遏止电
压都一样。
光的频率改变时，遏止电压Uc也改变，
与光强无关。
经典理论与实验现象的尖锐矛盾
经典理论推测
（1）光照强度越大，电子脱离金属表面后具有的
动能就越大
（2）只要光强足够大、照射时间足够长，光电效
应现象就一定可以发生
（3）光强越大，产生的光电子越多，光电流越大
实验规律
1、光电效应能否发生只与入射光的频率有关，与
光强无关及照射时间无关
2、光电效应存在饱和电流：光照强度越大，光电
流越大，单位时间光电子越多
3、光电子初动能由入射光频率决定，与光强无关
4、光电效应发生的时间不超过10-9s，几乎是瞬间
发生的
启发学生利用普朗克的能量子理论解释实验规律
能量子：
教师播放视频，学
生观察
学生总结实验规律
教师引导学生思
考，学生讨论并说
出自己观点
得出光电效应的
第三条实验规律：
光电子初动能由
入射光频率决定
让学生通过观察、
思考、得出结论
引发学生思考经
典理论与实验规
律的差别，为引出
爱因斯坦的光电
效应方程做好准
备
ν
εh
=
新
课
第
三
部
分
三、爱因斯坦的光电效应方程
1、光本身由一个个不可分割的能量子（光子）组
成，光子能量为hν。
2、金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hν，
这些能量一部分用来克服金属的逸出功，剩下的
表现为逸出后电子初动能
3、光电子的最大初动能Ek与入射光的频率ν有关，
而与光的强弱无关
4、只有当入射光频率足够大，即hν>W0
时才有光电子逸出
5、电子一次性吸收光子的全部能量，不需要时间
积累，光电流瞬间产生
6、对于同种颜色（频率ν相同）的光，光较强时，
光子数较多，光电效应中产生的光电子数较多，
所以饱和电流较大。
利用光电效应方程解释光电效应
解释引课时有声电影的例子
例题：铝的逸出功是4.2eV，现将波长200nm的光
照射铝的表面，已知h=6.63×10-34J·s，求：（1）
光电子的最大初动能（2）遏止电压（3）铝的截止
频率
教师讲解，学生记
录
教师提问，学生思
考回答
教师讲解
学生解答
引出本节课重点
内容，加深学生的
印象
首尾呼应，应用光
电效应解释引课
的例子，使课堂结
构完整
学以致用，体会公
式的应用
W
h
E
k
-
=νc
e
k
U
e
v
m
E⋅
=
=2
2
1
h
W
c
=
ν
课堂总结
布置作业（四）课后作业
1、课后对应习题
2、练习册对应习题
3、研究普通太阳能玩具的发电原理
4、课后查阅资料，了解爱因斯坦的伟
大的科学成就
板书设计。