4.2_光电效应与光的量子说
《2. 光电效应与光的量子说》PPT课件(江苏省县级优课)
2、用绿光照射一光电管能产生光电效应，欲使光电子从阴
极逸出时的最大初动能增大应（ D ）
A．改用红光照射
B．增大绿光的强度
C．增大光电管上的加速电压
D．改用紫光照射
3、在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵 敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器指针张开一
个角度，如图所示，这时 ( B )
答：（1）当入射光频率高于截止频率时，光强 增加，发射的光电子数增多；当入射光频率低 于截止频率时，无论光强怎么增加，都不会有 光电子发射出来。
（2）入射光的频率增加，发射的光电子最 大初动能增加。
一部分消耗在电子逸出功W，另一部分变为光电子
逸出后的动能 1 mv2.由能量守恒可得：
2
h
1 2
mv2
W0
W 为电子逸出金属表面所需做的功，叫逸出功；
0
1 mv2 为光电子的最大初动能。 2
讨论：12 mv2 与遏止电压的关系？
(2)光电效应方程包含了产生光电效应的条件.
若发生光电效应，则光电子的最大初动能必须大于零，
A．锌板带正电，指针带负电 B．锌板带正电，指针带正电 C．锌板带负电，指针带正电 D．锌板带负电，指针带负电
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（ C ）
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
5、在光电效应实验中 （1）如果入射光强度增加，将产生什么结果？ （2）如果入射光频率增加，将产生什么结果？
由于爱因斯坦提出的光子假说成功地说明了光电效 应的实验规律,荣获1921年诺贝尔物理学奖。
挑战自我
光电效应
1.光子：
2.爱因斯坦的光电效应方程
一个电子吸收一个光子的能量hν后，一部分能
量用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸 出后电子的初动能Ek，即：
h Ek W0
或 Ek h W0
Ek
1 2
mevc2
——光电子最大初动能
W0
——金属的逸出功
四.爱因斯坦的光量子假设
3.光子说对光电效应的解释
3、光电子的最大初动能
从阴极出发的光电子的最大初动能与入射光的频率成 线性关系。
由于电子受到金属表面层的引 力作用，电子要从金属中挣脱出 来，必须克服这个引力做功。使 电子脱离某种金属所做功的最小 值，叫做这种金属的逸出功。
最大初动能=电子吸收的能量-逸出功
存在遏止电压UC：使光电流减小到零的反向电压
以上三个结论都与实验结果相矛盾的，所以 无法用经典的波动理论来解释光电效应。
四.爱因斯坦的光量子假设
1.光子：
光本身就是由一个个不可分
爱 的爱 了光因启因斯子斯发坦说坦，他从割的普提的 光朗出能 的：克量 能的子 量能组 子量成 为子的h说ν。，中这频得些率到能为ν
量子后来被称为光子。
E h
四.爱因斯坦的光量子假设
C.在光电效应中，饱和光电流的大小与入射光 的频率无关
D.任何一种金属都有一个极限频率，低于这个 频率的光不能发生光电效应
二.光电效应的实验规律
（1）存在饱和电流
光照不变，增大UAK，A表中电流达到 某一值后不再增大，即达到饱和值。
在光照条件一定时，单位时间内K发 射的电子数目是一定的。
实验表明：
三.光电效应解释中的疑难
1 .逸出功W0
温度不很高时，电子不能大量逸出，是由于受到 金属表面层的引力作用，电子要从金属中挣脱出 来，必须克服这个引力做功。
4.2光电效应(第2课时） 教案-2021-2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修3
4.2光电效应(第2课时）〖教材分析〗本节由光电效应方程、康普顿效应和光的波粒二象性三部分组成，其中光电效应方程是本节重点内容，它进一步揭开了光的粒子特性。
光的波粒二象性教材中先通过科学们对光的本性的历史过程简单回顾，引入二象性的理论。
本节教材是对学生进行类比思想方法以及物理兴趣培养的好题材。
〖教学目标与核心素养〗物理观念∶形成光量子初步的物理观念，通过学习康普顿效应解释一些天空为什么是蓝的现象，能应用光的波粒二象性解决一些实际问题。
科学思维∶运用光量子假说成功解释光电效应和康普顿效应，形成光具有能量和动量的思维观念。
科学探究：通过光量子假说分析光电效应的实验规律和康普顿效应。
科学态度与责任∶通过物理学史的学习，使学生能从科学家的工作中感悟科学探究，培养学生类比思想，以及严谨的科学思维。
〖教学重难点〗教学重点：光电效应方程、康普顿效应和光的波粒二象性。
教学难点：光电效应方程和光的波粒二象性。
〖教学准备〗多媒体课件等。
〖教学过程〗一、新课引入复习回顾光电效应的实验规律。
存在截止频率，与频率有关；存在饱和电流，与光强有关；存在遏止电压，与频率有关；光电效应的瞬时性。
光电效应中，光照射的瞬间就发出了光电子，而它的最大时动能以及光电效应的产生条件都跟频率有关。
这和波动理论格格不入，那到底应该如何解释他们。
这引发了物理学家们的认真思考。
二、新课教学（三）爱因斯坦的光电效应理论1.光量子理论能量量子化认为：电磁波的辐射和吸收是不连续的，一份儿一份儿的，每一份叫做一个能量子。
借用这一观点，爱因斯坦提出光量子化模型。
光量子认为：光不但在发射和吸收的时候，能量是一份一份的，而且光本身就是由一份一份的能量子组成的。
光子的能量：E = hν也就是说光其实是由光子组成的，这些光子沿光的传播方向，以光速c 运动。
2.光电效应方程按照爱因斯坦的理论，当光子照到金属上时，金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hv ，在这些能量中，一部分大小为W 0的能量被电子用来脱离金属，剩下的是逸出后电子的初动能。
光量子假说解释光电效应
光量子假说解释光电效应
人类对于光的研究历史已经很悠久了，曾有不少科学家研究过光的特性，在19世纪90年代，德国的物理学家爱因斯坦首先提出了“光量子假说”，用以解释光的电效应。
爱因斯坦指出，光光子是由普朗克之子定律所述的波动性的，而光的散射，吸收和发射是由光子的粒子性质造成的，这种粒子性质依赖于普朗克之子定律及该定律所引起的光子的随机性。
因此，爱因斯坦称光量子假说为“粒子”模型，它以光子作为基本单位，以量子解释与光有关的现象。
爱因斯坦用光量子假说可以解释光电效应，这是由静电场和磁电场引起的一种物理现象，它表明光是有能量的，可以被磁力场吸收。
爱因斯坦表明，当光子进入物体时，它会被磁力场中的磁矩所吸收，从而产生电子的动能。
爱因斯坦的光量子假说不仅解释了光电效应，也解释了萤光效应、荧光效应，以及原子间的能量转换机制，也可以用于解释光的行为，如干涉、衍射和折射等。
随着高能物理仪器的发展，爱因斯坦的光量子假说进一步得到了证实，现代量子力学已在精确的数学模型和系统中成功地解释了光的电效应。
光量子假说也被应用于大规模衍射实验，以解释一些物理现象。
有证据表明，光量子假说不仅可以用于解释光的电效应，也可以用于解释一些量子物理现象。
上述可以看出，光量子假说对于解释光电效应及量子物理学具有
重要意义，它为物理学家们提供了许多有用的信息。
爱因斯坦的光量子假说也受到了众多学者的赞誉，它一直是研究物理学和光学领域的重要参考。
总而言之，爱因斯坦的光量子假说是一种有效的解释光电效应的理论，在现代物理学中也有重要的作用。
它给理解物理学提供了重要的参考，也为量子物理学的进一步研究奠定了坚实的基础。
2.光电效应与光的量子说
二、光量子概念的提出、光电效应方程
1．光子说：爱因斯坦提出，在空间传播的光 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____
2．光子的能量ε＝hν，其中ν指光的__频__率__光 电效应显示了光的__粒__子__性_
1
3．光电效应方程：__h_ν_＝__2__m_v_2_＋__W_ 4．光的量子说能很好地解释光电效应现象．
2．光电效应的特征
(1)任何金属均存在截止频率(极限频率)，只有 __超__过____截止频率，才能引起光电效应．
(2)发生光电效应时，光电流的大小由_光__强___决 定，_光__强___越大，光电流越大．
(3)光电子的最大初动能与入射光_频__率__的成线性 关系．
(4)光电效应具有 瞬时性，发生时间不超过10－9 s.
爱因斯坦对光电效应的解释： 1.从光电效应方程中，w当初动能为零时，
可得极极限频率：ν0＝ h 2.光强等于单位时间照射到单位面积的
总能量E=nhν。频率一定时，光强越强单位时 间释放的光电子越多，所以光电流也大。
3. 从方程可以看出光电子初动能和照射 光的频率成线性关系
4.光电效应时电子一次只能吸收一个光 子就从金属表面逸出，所以不需时间的累积
困难 光强越大，电子可获得更 光电子的最大初动 2 多能量，光电子的最大初 能只与频率有关
动能也应该越大
困难 光强大时，电子能量积累 无论光强怎样，几
3 的时间短，光强小时，能 乎瞬间就产生了光
量积累的时间长
电子
学习活动二：爱因斯坦的光量子假设
问题：为了解释光电效应的实验规律爱 因斯坦提出了光的量子说，其内容是什 么？是如何解释的？
光电效应与量子物理学
光电效应与量子物理学在我们日常生活中，我们习惯于思考并使用传统物理学的概念去解释并理解其它物理现象。
但是我们在学习物理时，很快就会发现，光电效应和整个量子物理学的概念是很难用传统的方式去解释和理解的。
光电效应和量子物理学的概念是新的、独特的和有着广泛应用的物理学分支。
在本文中，我们将介绍光电效应和量子物理学，探讨这些物理学概念的实际应用和大众对这些领域的理解。
光电效应，是指当光线照在一些材料上时，该物体会放出电子。
这一现象最早由爱因斯坦在20世纪初提出，这也是光电效应这一新物理学领域的开端。
事实证明，爱因斯坦的理论得到了实验验证。
基本上所有物质都可以表现出光电效应，而当我们用不同频率和强度的光照射材料时，这些材料将会反映出不同的光电效应特性。
光电效应背后的原理是量子机制。
在传统物理学中，我们习惯用经典波动理论去解释物理现象。
而量子物理学则大不相同，它认为微观领域的行为不是完全可预测的，并且这些行为是离散的。
在光电效应中，这种离散性体现在电子的能量上。
所谓能量，是指物体所具有的运动能力。
在光电效应中，当光线照在材料上时，其中一个电子可能会吸收一定量的能量，从而获得所称之为“激发”的状态。
这种激发状态可能让电子克服了束缚，因此从材料中放出并成为自由电子。
电子越有能量时，越有可能逃逸材料束缚而成为自由电子。
量子物理学的这种离散特性让这门领域成为提供极其精确的实验和应用的前沿科学。
有人可能会认为量子物理学只在极端低温或高能量情景中有用。
然而事实上，这领域有着广泛应用。
例如，我们用的智能手机和电脑里的微芯片都是使用了量子物理学的概念。
在微芯片的制造过程中，它们是通过在电路板上注射电子或操纵其运动而工作的。
一些新兴的技术，如量子计算机和量子通信，也是根据量子物理学的概念开发的。
事实上，量子物理学和光电效应的概念可以作为一些新兴技术和应用的底层理论。
例如，使用太阳能电池来挖掘太阳能的潜力。
当光照在太阳能电池的表面时，光子被吸收，从而激发光电效应。
讨论物理学中的光电效应与量子力学
讨论物理学中的光电效应与量子力学光电效应是物理学中的一个重要现象，它是指当光照射到金属表面时，会引起电子的发射。
这个现象的发现和解释对于量子力学的发展起到了重要的推动作用。
本文将讨论光电效应与量子力学之间的关系，并探讨其在物理学中的重要性。
一、光电效应的发现光电效应最早是由德国物理学家赫兹在1887年发现的。
他发现，当紫外线照射到金属表面时，会有电流通过。
这个发现引起了物理学界的广泛关注，因为传统的波动理论无法解释这个现象。
根据波动理论，光是一种电磁波，其能量应该与光的强度有关，而不应该与光的频率有关。
然而，实验证明，光电效应的电流强度与光的频率成正比。
二、爱因斯坦的解释对于光电效应的解释，爱因斯坦在1905年提出了一个重要的假设：光的能量是以光子的形式传播的。
根据这个假设，光子的能量与其频率成正比，而与光的强度无关。
当光子与金属表面的电子相互作用时，如果光子的能量大于金属表面束缚电子的能量，那么电子就会被激发出来，形成光电流。
爱因斯坦的解释在当时引起了很大的争议，因为它违背了传统的波动理论。
然而，随着实验证据的不断积累，爱因斯坦的解释逐渐获得了广泛的认可。
光电效应的实验结果与爱因斯坦的理论预言非常吻合，这为量子力学的发展奠定了基础。
三、量子力学的发展光电效应的发现和爱因斯坦的解释对于量子力学的发展起到了重要的推动作用。
量子力学是一门研究微观粒子行为的物理学，它的核心概念就是量子。
量子是指能量的离散单位，光子就是一种量子。
爱因斯坦的解释表明，光的能量是以离散的光子形式传播的，这与传统的波动理论有着本质的区别。
量子力学的发展不仅解释了光电效应，还解释了许多其他看似奇怪的现象。
例如，量子力学可以解释原子的稳定性、粒子的波粒二象性以及量子纠缠等现象。
量子力学的发展不仅丰富了物理学的内容，也对其他学科的发展产生了深远的影响。
四、光电效应的应用光电效应不仅在理论物理学中有重要的意义，还在实际应用中发挥着重要的作用。
4.2光电效应与光的量子说 教科版
的光电子多，因而光电流越大。
四、课堂小结
一、光电效应的现象及规律 二、光的波动说的困难 三、光电效应方程
1 2 h mv W0 2
光子的能量
E ＝h ν
其中h是一个常量，叫普朗克常量： h=6.63×10－34J.s
1.逸出功W0：使电子脱离某种金属所做功的最小值。
W0=hv0 -----金属表面上的电子
1 2 mv 2. 为光电子最大初动能. 2
爱因斯坦光电效应方程
1 2 h mv W0 2
光电子最大初动能
光电效应中从金属出来的电子， 有的从金属表面直接飞出，有的 从内部出来需要克服库仑引力做 功，损失部分能量，因此电子速 度会有差异，直接从金属表面飞 出的速度最大，其动能为最大初 动能。
V
V
3.光子说对光电效应的解释
①爱因斯坦方程表明，光电子的初动能Ek0与入射光的
频率成线性关系，与光强无关。只有当hν >W0 时，才
有光电子逸出， W0 就是光电效应的截止频率。 0
h
②电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的
时间，光电流自然光子数较多，照射金属时产生
属表面上时，金属中的电子会 因吸收光的能量而逸出金属表 面的现象。
2.光电子：光电效应中从金
属中飞出来的电子。
3.光电流：光电子定向移动
形成的电流。
4.光电效应的特征：课本P71-72
部分金属的极限频率
金属 铯 钠
6.000 × 1014
锌
8.065 × 1014
银
11.53 × 1014
铂
15.29 × 1014
问题上，光的波动说遇到了巨大的困难.
光的波动理论在解释光电效应 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．
第四章 2 光电效应与光的量子说
2光电效应与光的量子说1.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小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,所以A项错;入射光强度减弱,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,逸出的光电子最大初动能也就不变,B项错;入射光子数目减少,逸出的光电子的数目也就减少,故C项正确;入射光照射到某金属表面上发生光电效应,说明入射光的频率高于这种金属的极限频率,只要入射光频率一定就能发生光电效应,故D项错.答案:C2.(多选)右图是光电效应中光电子的最大初动能E k与入射光频率ν的关系图像.从图中可知()A.E k与ν成正比B.入射光频率必须大于或等于截止频率νc时,才能产生光电效应C.对同一种金属而言,E k仅与ν有关D.E k与入射光强度成正比解析:由E k=hν-W0知B、C正确,A、D错误.答案:BC3.(多选)光电效应的实验结论是对于某种金属()A.无论光强多强,只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应B.无论光的频率多低,只要光照时间足够长就能产生光电效应C.超过极限频率的入射光强度越弱,所产生的光电子的最大初动能就越小D.超过极限频率的入射光的频率越高,所产生的光电子的最大初动能就越大mv max2=hν-W,频率ν越高,光电解析:根据光电效应规律可知A正确,B、C错误.根据光电效应方程12子的最大初动能就越大,D正确.故正确选项为A、D.答案:AD4.硅光电池是利用光电效应原理制成的器件,下列表述正确的是()A.硅光电池是把光能转变为电能的一种装置B.硅光电池中吸收了光子能量的电子都能逸出C.逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率无关D.任意频率的光照射到硅光电池上都能产生光电效应解析:电池是把其他形式的能转化成电能的装置,而硅光电池是把光能转化为电能的一种装置,A对;吸收了光子能量的电子只有一部分能逸出,B错;逸出光电子的最大初动能E k=hν-W与入射光频率有关,C错;频率低于极限频率的光不能在硅光电池上产生光电效应,D错.故正确选项为A.答案:A5.(多选)用如图所示的装置研究光电效应现象.当用光子能量为2.75 eV的光照射到光电管上时发生了光电效应,电流表G的示数不为零;移动变阻器的滑片c,发现当电压表的示数大于或等于1.7 V 时,电流表示数为0,则下列说法正确的是()A.光电子的最大初动能始终为1.05 eVB.光电管阴极的逸出功为1.05 eVC.当滑片向a端滑动时,反向电压增大,电流增大D.改用能量为2.5 eV的光子照射,移动变阻器的滑片c,电流表G中也可能有电流解析:由爱因斯坦光电效应方程E k=hν-W0可知,同种金属的逸出功相同,所以光电子逸出后的初动能取决于获得的能量,A错误;当电压表示数大于或等于1.7 V时,电流表无示数,说明遏止电压为1.7 V,由eU=1mv2,可求得光电管的逸出功为1.05 eV,B正确;若光的频率不变,反向电压大于遏止电压后电2路中就不再有电流,C错误;当入射光频率超过截止频率,且反向电压小于遏止电压,电路中就会有电流,D正确.答案:BD6.图甲是光电效应的实验装置图,图乙是光电流与加在阴极K和阳极A上的电压的关系图像,下列说法不正确的是()甲乙A.由图线①、③可知在光的颜色不变的情况下,入射光越强,饱和电流越大B.由图线①、②、③可知对某种确定的金属来说,其遏止电压只由入射光的频率决定C.遏止电压越大,说明从该金属中逃出来的光电子的最大初动能越大D.不论哪种颜色的入射光,只要光足够强,就能发生光电效应解析:由图线①、③可知在光的颜色不变的情况下,入射光越强,饱和光电流越大,故A说法正确;根据光电效应方程可得E km=hν-W0=eU c,可知入射光频率越大,最大初动能越大,遏止电压越大,可知对于确定的金属,遏止电压与入射光的频率有关,故B说法正确;根据最大初动能E km=eU c中,遏止电压越大,说明从该金属中逃出来的光电子的最大初动能越大,故C说法正确;发生光电效应的条件是入射光的频率大于截止频率,与入射光的强度无关,故D说法错误.答案:D7.小明用金属铷为阴极的光电管,观测光电效应现象,实验装置示意如图甲所示.已知普朗克常量h=6.63×10-34 J·s.(1)图甲中电极A为光电管的(选填“阴极”或“阳极”);(2)实验中测得铷的遏止电压U c与入射光频率ν之间的关系如图乙所示,则铷的截止频率νc=Hz,逸出功W0= J;(3)如果实验中入射光的频率ν=7.00×1014 Hz,则产生的光电子的最大初动能E k= J.解析:(1)在光电效应中,电子向A极运动,故电极A为光电管的阳极.(2)由题图可知,铷的截止频率νc为5.15×1014 Hz,逸出功W0=hνc=6.63×10-34×5.15×1014 J≈3.41×10-19 J.(3)当入射光的频率为ν=7.00×1014 Hz时,由E k=hν-hνc得,光电子的最大初动能为E k=6.63×10-34×(7.00-5.15)×1014 J≈1.23×10-19 J.答案:(1)阳极(2)5.15×10143.41×10-19(3)1.23×10-198.铝的逸出功为4.2 eV,现用波长200 nm的光照射铝的表面.已知h=6.63×10-34 J·s,求:(1)光电子的最大初动能;(2)遏止电压;(3)铝的截止频率.解析:(1)根据光电效应方程E k=hν-W0有E k=ℎcλ-W0=6.63×10-34×3.0×108200×10-9J-4.2×1.6×10-19 J=3.225×10-19 J.(2)由E k=eU c可得U c=E ke =3.225×10-191.6×10-19V=2.016 V.(3)由hνc=W0得νc=W0ℎ=4.2×1.6×10-196.63×10-34Hz=1.014×1015 Hz.答案:(1)3.225×10-19 J(2)2.016 V(3)1.014×1015 Hz。
第四章 第1、2节 量子概念的诞生 光电效应与光的量子说
三、光电效应 1．光电效应 在 光 的照射下物体发射电子 的现象，叫做光电效应，发 射出来的电子叫做 光电子。 实质：光现象 转化为电现象。
2．实验规律 实验规律之一：在光照条件不变的情况下， 随着所加电压增大， 光电流趋于一个饱和值 ， 也 就是说， 在电流较小时， 电流随着电压的增大而 增大 ____；但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。(如图所示)
[特别提醒] (1)光的波动说无法解释光电效应现象。 (2)密立根测出了 h 的值， 从而给光的量子说以有力的支持。
对光子能量与光强的理解
光子能量是指一个光子具有的能量，在数值上光子能量 E＝ hν。 光强是指在垂直于光的传播方向上，每平方米面积 1 s 内获 得的能量，它等于在垂直光传播方向上每平方米面积 1 s 内通过 的所有光子的能量和。
[提别提醒] (1)光电效应中的光可以是不可见光。 (2)光电效应的实质：光现象转化为电现象。
三、光电效应方程 1．光子说 光不仅具有波动 性，还有粒子性，爱因斯坦把能量子概念 推广到光电效应中，提出光量子 概念，简称光子。 2．光电效应方程 1 2 hν＝ mv ＋W。 (1)表达式：____________ 2 (2)物理意义： 金属中电子吸收一个光子获得的能量是 hν， 这些能量一部分用于克服金属的逸出功 W， 剩下的表现为逸出 后电子的 最大初动能 。
(2)钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出， 这就是光电子。光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大 小 ________( 选填“增大”、“减小”或“不变”) ，原因是 _________________一定，它们的截止电压相同， A、B
不正确。光越强，电流越大，C 正确。由于光电子受到金属表 面层中力的阻碍作用(或需要克服逸出功)，光电子的动量变小。
光电效应与光的量子说
作业：一光电管的阴极用红限波长为500nm的钠制成，用 波长为300nm的紫外线照射阴极，光电管阳极A和阴极K之 间的电势差U=2.1V，求： （1）光电效应能否发生？ （2）若能发生光电效应，光电子的最大初动能是多少？ （3）光电子到达阳极时的最大动能是多少？ （4）若电势差不变，而照射光的强度增加到原来的3倍， 此时光电子到达阳极的最大动能变为多少？
光电效应瞬时性
光的强度决定饱和 光电流
光电子最大初动能 与入射光频率有关
光量子说解释
光的频率低，能量小，电子吸收光子 能量后，不能克服阻碍做功逸出
电子一次性吸收一个光子的全部能量。 若能量足够大，部分金属表面电子会 立即逸出
入射光频率一定时，光越强单位时间 内辐射的光子数多，逸出的光电子多。 饱和光电流随入射光的增强而增大
每种金属都有确定的逸出功。由光电 效应方程可知，光电子的最大初动能 与入射光频率成线性关系，而与光强 无关
1914年密立根用实验方法对光电效应方程 进行了验证——量子理论的初步验证
Uc/V
黑体： h＝6.63×10－34J.s
O
v/1014Hz
光电效应： h＝6.56×10－34J.s
1921年爱因斯坦 因对理论物理的成就，特别是 光电效应定律的发现获诺贝尔物理学奖。
1923年密立根 因对基本电荷以及光电效 应的工作获诺贝尔物理学奖。
目镜将光线聚焦在影象增强器上来采集和增强现有光线，在增强器内 部，一个光电阴极会被光“激活”，并将光子能量转变成电子，这些 电子经过一个位于增强器内部的静电区域被加速后，撞击在磷表面屏 幕上（就好象一个绿色的电视屏幕），形成人眼可见的图象。经过对 电子的加速，增强了亮度和图象的清晰度
2、光电效应
2.光电效应与光的量子说
光电效应的实验视频
2.光电效应的实验规律
电流表：测光电流的大小 电压表：测两极之间的电压
大小 滑动变阻器：改变两极之间
的电压大小
光电效应的电路图
探究光电效应实验规律的视频
2.光电效应的实验规律
1.光子说(爱因斯坦于1905年提出)
阅读课本28页”能量子”和课本32页最后 一段，回答以下问题：
（1）在空间传播的光是连续还是是一份一份的？
在空间传播的光不是连续的而是一份一份的， 每一份能量子叫做一个光子.
（2）光子的能量与什么有关系？
光子的能量跟它的频率成正比
（3）光子的能量如何表示？
v表示光的频率 h 叫普朗克常量
19世纪初证明了波动 说的正确性
牛顿 微粒说
19世纪末光电效应现象使得 爱因斯坦在20世纪初提出了 光子说：光具有粒子性
惠更斯 波动说
这里的光子完全不同于牛顿所说的“微粒”
一、光电效应xxk
1.光电效应现象
表明锌板在射线照射下失去电子而带正电
1.光电效应现象
（1）光电效应： 当光线照射在金属表面时，金属中有电子逸 出的现象。 （2）光电子：逸出的电子称为光电子。 （3）光电流：光电子定向移动形成的电流。
五、小结
1.光电效应现象
2. 光电效应规律 ●入射光越强，单位时间中发射的光电子越多 ●光电子的能量只与入射光的频率有关。入射光的频
率低于截止频率（极限频率）时不能发生光电效应。
●光电效应具有瞬时性 3.爱因斯坦光电效应方程及其对实验结论的解释
Ek＝hν－W0
●解释截止频率 ●解释饱和光电流 ●解释瞬时性
第二节 光电效应与光的量子说
，
2
布置作业
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物理选修3-5
第四章 第二节
人类对光的本性认识的历史进程：
微粒说：认为光是一种粒子 代表人物：牛顿
波动说：认为光是一种波
代表人物：惠更斯 光的电磁说：光是电磁波
提出者：麦克斯韦
演示实验，获取新知
• 介绍器材，演示实验
问题1：验电器为什么张开？ 问题2：为什么用白炽灯不能发生光电效应？
一、光电效应
遏止电压
则光电子离开阴极后将受反向电 场阻碍作用。 当 K、A 间加反向电压，光 电子克服电场力作功，当电压达 到某一值 Uc 时，光电流恰为0。
阳 将换向开关反接，电场反向， 极
A
K
阴 极
G
V
Uc称遏止电压。
1 2 me vc eU c 2
光电效应伏安特性曲线
I
饱 和 光 电 流
阳 极
A
K
光电子的电流
研究光电效应实验装置 紫外线经石英窗（石英对紫 外线吸收较少）照在阴极上， 便有电子逸出----光电子。 光电子在电场作用下形成 光电流。
阳 极
V
A
W 石英窗
K
阴 极
G
正向电压：对电子向阳极运动起促进作用 反向电压：对电子向阳极运动起阻碍作用
光电效应的实验规律：
①只有当入射光的频率高于某一频率v0时才能发生光电 效应，把这一频率v0叫截止频率，也叫极限频率 ② 只要光的频率大于截止频率，即使用极弱的入射 光，光电子总能立刻（10-9s）发射出来 ③当入射光的频率高于截止频率、光电流出现时，光 电流的大小由光强决定，光强越大，光电流越大 ④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，它随入射光的频率增大而增大
4.2 光电效应
K
U
v
－
速率最大的是 vc
光电效应伏安特性曲线
饱
I
和
黄光（强）
电
流
蓝光
遏 Is
止
电
黄光（弱）
压
Uc3 Uc1 Uc2 O
U
光电效应的实验规律
1887年赫兹发现了光电效应：
①只有当入射光的频率高于某一频
率v0时才能发生光电效应，把这一
频率v0叫极限频率 ；
②在光的颜色不变的情况下，入射
间就产生了光电子
1900年，普朗克提出能量子假说：
①振动着的带电微粒的能量是某一最小能量的
整数倍。 E = nε = nhν n = 1，2，…
ε 叫能量子，简称量子，n 为量子数，它只取
正整数；在微观世界中能量是量子化的，或者
说微观粒子的能量是分立的。
②带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单
后来经过汤姆逊等多名科学家的实验研究，证实了这个现象。
疑问：光电子的发射与什么因素有关呢？
二.光电效应的实验规律
实
验
装
置
波长：逐渐减小
红橙黄绿青蓝紫
频率：逐渐增大
1、截止频率：对于每种金属，都有相应确定的截止频率 νc 。
当入射光频率 ν > ν c 时，电子才能逸出金属表面；
当入射光频率 ν < νc 时，无论光强多大也无电子逸出金属表面。
即达到饱和值。
因为光照条件一定时，K 发射的电子数目一定。
光电效应伏安特性曲线
实验表明：入射光越强，
饱和电流越大，单位时间内
发射的光电子数越多。
遏
饱
和
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- 1 - 4.2 光电效应与光的量子说
【学习目标】：
1、知道光电效应现象具有哪些规律．
2、理解爱因斯坦的光子说对光电效应现象的解释．
3、掌握爱因斯坦光电效应方程
【学习重难点】 光电效应的基本规律和对光电效应的解释
【前置性补偿】
1、光的本性发展过程中的几个学说：牛顿的 说；惠更斯的 说； 的电磁说； 证明了电磁波的存在；________的光子说。
2、光的 和 现象说明光具有波动性。
3、什么是黑体？普朗克是怎么解释黑体辐射的？
【新知探究】
一、光电效应
概念：_______________________________________________________
阅读书P71 了解光电管的构造
光电子：_______________________________
阴极K 发出的光电子所受电场力的方向_______________
光电流：__________________________________________ 二、光电效应的规律
规律1.任何金属都存在一个_________;只有满足
不同金属的___________不同
比较P72页图4-2-2
a 、红光照射金属表面，无论光照强度如何，有无电子逸出？说明了什么？
b 、蓝光照射时，有无光电子逸出？逸出的光电子的数目与光强有无关系？
光电子逸出的最大初动能有什么关系？与光强有关吗？
规律2. 产生光电效应时,光电流随入射光强度的增大而_______。
光的强度越大，单位时间内逸出金属表面的电子数越_____。
规律3. 从阴极发出的光电子的最大初动能与入射光强度无关，只取决于入射光的_______; 且与入射光的频率成__________
规律4.____________________________________________________________________
三、光的波动说的困难
经典电磁理论认为：1、光的能量是连续的．
2、光强越大，光的能量越大，光的能量与频率无关．
按上述光的波动理论思考：
1、波动理论能否解释发生光电效应中极限频率问题？
2、光电子最大初动能E K 的大小应与光强有关，与频率无关 。
显然与实验事实相________
3、弱光照射时应有能量积累过程，不应瞬时发生 。
也与光电效应的瞬时性相________
四、爱因斯坦的光子说 光电效应方程
光子说内容：__________________________________________________________________ 光子：________________________________
光子的能量:E=_______; h 、v 含义：___________________
逸出功W ：_____________________________________________
最大初动能Ek ：_________________________________________
光电效应方程：_______________________________________
五、爱因斯坦的光子说 解释 光电效应
①由 可知，对确定的金属，逸出功W 为一定值，则光电子的最大初动能Ek k h E W γ=+
- 2 - 仅与入射光的________有关,且成_________关系
②根据方程，作出最大初动能Ek 与入射光频率v 的函数图象
1.图象与横轴截距的含义？ 说明要有光电子逸出，入射光的频率必须满足什么条件？
③光照强度增加，入射光的光子数也______,
单位时间内
吸收光子的电子数也相应________,单位时间内逸出的光电子
的数目也随之_______,很好的解释了规律2
④根据光的量子说，光照到金属上，光子的能量立刻被金属
内的电子吸收，不需要时间的累积吗，有力的说明了光电 效应的瞬时性。
实验验证：__________________________________________________________________ 阅读书P73表4-2-1 了解几种金属的截止频率和逸出功 例1：一光电管的阴极用红限波长λ0=500nm 的钠制成，光电管阳极A 和阴极K 之间的电势差U=2.1V ，用波
长λ=300nm 的紫外线射向阴极，则：
（1） 光电效应能否发生？
（2） 若能，则光电子的最大初动能是多少？
（3） 光电子到达阳极时的最大动能是多少？
（4） 若电势差不变，而照射光的强度增加到原来的3倍，此时光电子到达阳极的最大动能又是多少？
三、形成性检测
1A ．一束绿光照射某金属发生了光电效应，对此，以下说法中正确的是 ( )
A ．若增加绿光的照射强度，则单位时间内逸出的光电子数目不变
B ．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子最大初动能增加
C ．若改用紫光照射，则逸出光电子的最大初动能增加
D ．若改用紫光照射，则单位时间内逸出的光电子数目一定增加
2A ．如图所示，用一束光照射光电管时，电流表A 中有一定读数，
下列措施中有可能使电流表的示数增大的是（ ）
（A ）增大入射光的频率 （B ）增大入射光的强度
（C ）滑片P 向右移动 （D ）滑片P 向左移动
3A.如图所示，一细束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的三
束光，分别照射到相同的金属板a 、b 、c 上．已知金属板b 有光电子
放出，则可知： （ ）
A.板a 一定不放出光电子
B.板a 一定放出光电子
C.板c 一定不放出光电子
D.板c 一定放出光电子
4B.在光电效应实验中，当用光子能量E ＝3.1eV 的单色光照射阴极K 时，(如图)，产生少量电流.若K 极接正，A 极接负，当两极间电压为0.9V 时，光电流恰好截止.那么当A 极接正，K 极接负，电压仍为0.9V 的时光电子到达A 极的最大动能多大?此金属的逸出功多大？。