光电效应与光量子假说-教科版必修(3-5)精品PPT教学课件

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《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

2.光电效应与光的量子说-教科版选修3-5教案

2. 光电效应与光的量子说-教科版选修3-5教案教学目标1.理解光的波粒二象性，知道波粒二象性假说的提出背景、内容和实验支持。

2.掌握光电效应的基本概念、实验现象、经典解释和量子解释。

3.能够应用光电效应探究光的性质和物质结构。

4.培养学生科学实验精神和探究精神，提高实验操作能力。

课时安排本课时为一次实验课，建议两个课时完成。

教学过程导入掌声欢迎老师走进教室！进入教室后，老师对学生进行简单的自我介绍，并向学生介绍本次实验的主题：光电效应与光的量子说。

实验步骤1.实验前准备a.两组不同的扩散器b.同种桩前后加砖两砖制成“矮墙”c.电源、万用表、导线等实验仪器材料d.一些光源：白炽灯光源、酒精灯、激光笔、高压氙气灯等e.工具：剪刀、尺子、胶带等2.实验过程a.分组进行实验。

b.实验一：把光源（白炽灯光源、酒精灯、激光笔、高压氙气灯等）分别放在扩散器的一端，或者在扩散器的中间向左右两边轻轻扫动，观察隔板另一端的矮墙上是否出现明暗条纹。

c.实验二：把白炽灯光源的光强调大到最大，用万用表分别进行正常电极接入和反过来电极接入光电池的伏安特性测量，记录下电压和电流的值。

d.将以上实验的结果进行数据分析和讨论。

实验结果分析及讨论光的波粒二象性光既有波动性又有粒子性，这个结论听起来有些奇怪。

在实验一中我们用不同的光源在扩散器的一端站了几个位置进行观察，可以发现，有些位置隔板另一侧的矮墙上出现了明暗条纹，说明光并不是沿直线传播的，而是像波浪一样散射出去。

而同时当些位置不出现明暗条纹，说明光的传播是呈现直线的，像粒子一样沿着直线运动。

光电效应实验二记录了光电池的伏安特性数据，坐标系上横坐标是光电池的电压，纵坐标是光电池的电流。

通过数据观察和分析可以得到结论，光子是粒子，具有能量和动量，是实质的物质。

同时还得出结论，电子离开金属表面的能量取决于光的频率，与光的强度无关。

这就是光电效应的经典解释。

光的量子说光电效应经过许多研究人员的探究和实验，最后发现了一个比较令人满意的解释：光是由一些离散能量的粒子（即光子）构成的。

2018-2019学年度教科版选修3-5 4.2光电效应与光的量子说课件(5)(17张)

1、爱因斯坦的光量子假说
在空间传播的光不是连续的而是一份一份的，
每一份叫做一个光子，光子的能量跟它的频率成
正比。即:ε=hν ，ν表示光的频率，h叫普朗克常
量，h＝6.63×10-34焦耳· 秒
2.爱因斯坦光电效应方程
在光电效应中金属中的电子吸收了光子的能量，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
高中物理· 选修3-5· 教科版
4.2 光电效应与光的量子说
整理编辑：向睿
一、光电效应
19世纪末，人们发现当光照射在金属表面上时，金属中的电子会因吸收光的能量而溢出金属表面，这种现象称为光电效应. 逸出的电子称为光电子.
光电子定向移动形成的电流叫光电流.
1. 光电效应实验
光线经石英窗照在阴极上，便有电子逸出---光电子。
阳极
A
W 石英窗
K
阴极
G
光电子在电场作用下形成光电流。
V
2.尝试解释光电效应现象
为什么在紫外线的照射下锌板中的电子会跑出来呢？改用其它的光来照射会不会照射出电子？
改变照射光的强弱会不会影响光电子量？
改用其他的材料会不会射出电子？ ……
勒纳德等人通过实验得出以下结论： ①每一种金属对应一种光的最小频率v0，叫做光电效应的截止频率，又称极限频率。入射光的频率必须大于或者等于这个截止频率，才能发生光电效应，低于这个频率就不能发生光电效应； ② 当入射光的频率大于截止频率时，入射光越强，光电子越多，光电流越大； ③光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光的频率增大而增大； ④光电效应的发生几乎是瞬时的，时间不超过10－9s。
W0 c 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，光电流自然几乎是瞬时发生的。 ③光强较大时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电

光电效应与光量子假说ppt-教科版必修(3-5)PPT教学课件

2.光电流强度由光强决定.
3.光电子的最大初动能与入射光频率呈线性关系.
4.发生时间短(10-9s).
(光的波动说的困难阅读课本p76)
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三、光量子假说光电方程（爱因斯坦 1905年）
1.光子能量： ε=hν
2.光电方程： h1m2vA
2
3.截至频率:
光子能量最大初动能
第2节光电效应光量子假说
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1
一、光电效应
1.光电效应：光照射金属表面，使物体发射电子的现象 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.最大初动能：光电子从金属逸出时的动能。
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二、光电效应的特征:
ｅ
1.存在截至频率ν0(极限频率)
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答案:
1. λ< λ0 ,ν>ν0 能
2. 1m2vhA
2
h0 A
3. eU1 2mA 2v1 2m2v
4. 最大动能6.01×10-19 J
2.65×10-19 J
6.01×10-19 J
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A h
Байду номын сангаас
逸出功
2021/01/21
4
一光电管的阴极用红限波长λ0=500nm的钠制成,用波长 λ=300nm的紫外线射向阴极,光电管阳极A和阴极k之间的电势差U=2.1V，求：

高中物理 4-2 光电效应与光量子假说课件教科版选修3-5

实验结论

1 、当入射光的频率较低时，无论光多么强，照射时间多长，光电管都不会发射光电子，不能产生光电流。 2 、当入射光的频率较高时，才会产生光电流，这个频率称为极限频率，其对应的波长称为极限波长。 3 、当入射光的频率大于极限频率时，光电流强度与入射光的强度有关。
探究光电子的动能大小

不是，遏止电压对应的光电子最大初动能。
光电效应的4条基本规律
• 1.产生光电效应的条件：
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 .
• 3.光电效应的发生时间：几乎是瞬时发生的． • 4.光电流强度的决定因素：当入射光频率ν>ν0
时，光电流随入射光强度的增大而增大.
• 看表格思考下列问题：
• （1）某光恰能使锌发生光电效应，那
么能使表格内哪些金属发生光电效应? • （2）表中哪种金属最易发生光电效应? • （3）为什么各种金属的极限频率不同?
电磁理论遇到困难 • 为什么说光的波动理论无法解释光电
•
• •
效应的规律？从光电效应的发生过程来看，电子吸收入射光能量后才能挣脱原子核的束缚，所以我们应从能量的角度来分析光效应．光的波动理论是这样描述光的能量的：（1）能量是连续的；（2）振幅（光强）越大，光能越大，光的能量与频率无关．
• 1、在光（包括不可见光）的照射下，
使物体发射出电子的现象叫做光电效应。
光电效应
• 2、发射出来的电子叫做光电子。
光电效应
光电管

1. 光电管就是利用光电效应把光信号转变成电信号的一种传感器。

教科版选修3-5 第4章 2 光电效应与光的量子说

2 光电效应与光的量子说[学习目标] 1.知道光电效应现象，能说出光电效应的实验规律.2.能用爱因斯坦光电效应方程对光电效应作出解释，会用光电效应方程解决一些简单的问题．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的现象． 2．光电子：光电效应中发射出来的电子． 3．光电效应的实验规律(1)对于给定的光电阴极材料，都存在一个截止频率ν0，只有超过截止频率ν0的光，才能引起光电效应． (2)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的频率成线性关系．(4)光电效应具有瞬时性：光电效应中产生电流的时间不超过10－9s. 二、爱因斯坦的光电效应方程1．光子说：光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，这些能量子被称为光子，频率为ν的光的能量子ε＝hν.2．爱因斯坦光电效应方程的表达式：hν＝12mv 2＋W.其中W 为电子从金属内逸出表面时所需做的功．3．截止频率：当最大初动能等于零时，金属表面不再有光电子逸出，这时入射光的频率就是截止频率ν0＝W h . [即学即用]1．判断下列说法的正误．(1)任何频率的光照射到金属表面都可以发生光电效应．( × ) (2)金属表面是否发生光电效应与入射光的强弱有关．( × )(3)“光子”就是“光电子”的简称．( ×)(4)逸出功的大小与入射光无关．( √)(5)入射光若能使某金属发生光电效应，则入射光的强度越大，照射出的光电子数越多．( √) (6)最大初动能的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关．( √)2．某金属的逸出功为W，则这种金属的截止频率ν0＝________，用波长为λ的光照射金属的表面，光电子的最大初动能E k＝________.(已知普朗克常量为h，光速为c)答案Whhcλ－W一、光电效应现象及其实验规律[导学探究]如图1甲是研究光电效应现象的装置图，图乙是研究光电效应的电路图，请结合装置图及产生的现象回答下列问题：图1(1)在甲图中发现，利用紫外线照射锌板无论光的强度如何变化，验电器都有张角，而用红光照射锌板，无论光的强度如何变化，验电器总无张角，这说明了什么？(2)在乙图中光电管两端加正向电压，用一定强度的光照射时，若增加电压，电流表示数不变，而光强增加时，同样电压，电流表示数会增大，这说明了什么？(3)在乙图中若加反向电压，当光强增大时，遏止电压不变，而入射光的频率增加时，遏止电压却增加，这一现象说明了什么？(4)光电效应实验表明，发射电子的能量与入射光的强度无关，而与光的频率有关，试用光子说分析其原因．答案(1)金属能否发生光电效应，决定于入射光的频率，与入射光的强度无关．(2)发生光电效应时，当入射光频率不变时，飞出的光电子个数只与光的强度有关．(3)光电子的能量与入射光频率有关，与光的强度无关．(4)由于光的能量是一份一份的，那么金属中的电子也只能一份一份地吸收光子的能量，而且传递能量的过程只能是一个光子对应一个电子的行为．如果光的频率低于截止频率，则光子提供给电子的能量不足以克服原来的束缚，就不能发生光电效应．而当光的频率高于截止频率时，能量传递给电子以后，电子摆脱束缚要消耗一部分能量，剩余的能量以光电子的动能形式存在．[知识深化]1．光电效应的实质：光现象――→转化为电现象． 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． 4．能不能发生光电效应由入射光的频率决定，与入射光的强度无关．5．发生光电效应时，在光的颜色不变的情况下，入射光越强，单位时间内发出的光电子数越多． 6．光的强度与饱和光电流：饱和光电流与光强有关，与所加的正向电压大小无关．饱和光电流与入射光强度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的．对于不同频率的光，由于每个光子的能量不同，饱和光电流与入射光强度之间不是简单的正比关系．例1 (多选)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生．下列说法正确的是( )A ．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B ．入射光的频率变高，饱和光电流变大C ．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D ．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生答案 AC解析保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，单位时间内逸出的光电子变多，饱和光电流变大，A 对；据爱因斯坦光电效应方程hν＝12mv 2＋W 可知，入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大，饱和光电流不变，B 错，C 对；当hν<W 时没有光电流产生，D 错．二、光电效应方程的理解和应用[导学探究] 用如图2所示的装置研究光电效应现象．用光子能量为2.75eV 的光照射到光电管上时发生了光电效应，电流表的示数不为零；移动滑动变阻器的滑片，发现当电压表的示数大于或等于1.7V 时，电流表示数为0.图2(1)光电子的最大初动能是多少？遏止电压为多少？ (2)光电管阴极的逸出功又是多少？(3)当滑片向a 端滑动时，光电流变大还是变小？(4)当入射光的频率增大时，光电子最大初动能如何变化？遏止电压呢？答案 (1)1.7eV 1.7V(2)W ＝hν－12mv 2＝2.75eV －1.7eV ＝1.05eV(3)变大 (4)变大变大 [知识深化]1．光电效应方程hν＝12mv 2＋W 的四点理解(1)式中的12mv 2是光电子的最大初动能，就某个光电子而言，其离开金属时剩余动能的大小可以是0～12mv2范围内的任何数值．(2)光电效应方程实质上是能量守恒方程．①能量为ε＝hν的光子被电子吸收，电子把这些能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引，另一部分转化为电子离开金属表面时的动能．②若要克服吸引力做功最少为W ，则电子离开金属表面时动能最大为12mv 2，根据能量守恒定律可知：12mv2＝hν－W.(3)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，即12mv 2＝hν－W>0，亦即hν>W，ν>Wh＝ν0，而ν0＝Wh恰好是光电效应的截止频率．2．光电效应规律中的两条线索、两个关系(1)两条线索(2)两个关系光照强度大→光子数目多→发射光电子多→光电流大；光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大．例2 在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图3所示，则可判断出( )图3A．甲光的频率大于乙光的频率B．乙光的波长大于丙光的波长C．乙光的频率大于丙光的频率D ．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光对应的光电子最大初动能答案 B解析当光电管两端加上反向遏止电压光电流为零时，有12mv m 2＝eU 0，对同一光电管(逸出功W 相同)使用不同频率的光照射，有hν＝W ＋12mv m 2，两式联立可得hν－W ＝eU 0，丙光的反向遏止电压最大，则丙光的频率最大，甲光的频率等于乙光的频率，A 、C 错误；由λ＝c ν可知λ丙<λ乙，B 正确；又由hν＝W ＋12mv m2或由12mv m 2－0＝eU 0可知丙光对应的最大初动能最大，D 错误．光电效应图线的理解和应用1．E k －ν图线：如图4甲所示是光电子最大初动能E k 随入射光频率ν的变化图线．这里，横轴上的截距是阴极金属的截止频率；纵轴上的截距是阴极金属的逸出功的负值；斜率为普朗克常量(E k ＝12mv 2＝hν－W ，E k 是ν的一次函数，不是正比例函数)．图42．I－U曲线：如图乙所示是光电流I随光电管两极板间电压U的变化曲线，图中I m为饱和光电流，U0为反向遏止电压．说明：(1)由E k＝eU0和E k＝hν－W知，同一色光，遏止电压相同，与入射光强度无关；频率越大，遏止电压越大．(2)在入射光频率一定时，饱和光电流随入射光强度的增大而增大．1．(对光电效应现象的理解)(多选)如图5所示，用弧光灯照射擦得很亮的锌板，验电器指针张开一个角度，则下列说法中正确的是( )图5A．用紫外线照射锌板，验电器指针会发生偏转B．用红光照射锌板，验电器指针一定会发生偏转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与验电器连接，用弧光灯照射锌板(弧光灯可以发出紫外线)，验电器指针张开一个角度，说明锌板带了电，进一步研究表明锌板带正电．这说明在紫外线的照射下，锌板中有一部分自由电子从表面飞出，锌板带正电，选项A、D正确，C错误．红光的频率低于紫外线的频率不一定能使锌板发生光电效应，B错误．2．(光电效应的实验及规律)利用光电管研究光电效应实验如图6所示，用频率为ν的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则( )图6A ．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ν的可见光照射阴极K ，当滑动变阻器的滑片移到A 端时，电流表中一定无电流通过D ．用频率为ν的可见光照射阴极K ，当滑动变阻器的滑动片向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，所以用紫外线照射阴极K 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，选项B 错误．即使U AK ＝0，电流表中也可能有电流通过，所以选项C 错误．当滑片向B 端滑动时，U AK 增大，阳极A 吸收光电子的能力增强，光电流会增大，直至达到饱和光电流．若在滑动前，电流已经达到饱和光电流，那么即使增大U AK ，光电流也不会增大，所以选项D 正确．3．(光电效应的图像)如图7所示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( )图7A ．E k 与ν成正比B ．入射光频率必须小于极限频率ν0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答案 C解析由E k ＝12mv 2＝hν－W 知C 正确，A 、B 、D 错误．4．(光电效应方程的应用)在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为λ0，该金属的逸出功为______．若用波长为λ(λ<λ0)的单色光做该实验，则其遏止电压为______．已知电子电荷量的绝对值、真空中的光速和普朗克常量分别为e 、c 和h. 答案hc λ0 hc (λ0－λ)eλ0λ解析由光电效应方程知，光电子的最大初动能12mv 2＝hν－W ，其中金属的逸出功W ＝hν0，又由c ＝λν知W ＝hc λ0.用波长为λ的单色光照射时，E k ＝hc λ－hc λ0＝hc λ0－λλ0λ.又因为eU 0＝E k ，所以遏止电压U 0＝E ke ＝hc (λ0－λ)eλ0λ.一、选择题考点一光电效应现象及规律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，与入射光的强度无关，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截止频率，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．2．(多选)关于光电效应现象，下列说法中正确的是( ) A ．当入射光的频率高于金属的截止频率时，光强越大，光电流越大B ．光电子的最大初动能跟入射光的强度有关C ．发生光电效应的时间一般都大于10－7sD ．发生光电效应时，当入射光频率一定时，单位时间内从金属内逸出的光电子数与入射光的强度有关答案 AD解析由hν＝12mv 2＋W 知，最大初动能由入射光频率与金属材料决定，与入射光的强度无关，B 错；发生光电效应的时间一般不超过10－9s ，C 错．3.如图1，用一定频率的单色光照射光电管时，电流表指针会发生偏转，则( )图1A ．电源右端应为正极B ．流过电流表G 的电流大小取决于入射光的频率C ．流过电流表G 的电流方向是由a 流向bD ．普朗克解释了光电效应并提出光子能量ε＝hν 答案 C解析发生光电效应时，电子从光电管右端运动到左端，电流的方向与电子定向移动的方向相反，所以流过电流表G 的电流方向是由a 流向b ；光电管两端可能是正向电压也可能是反向电压，所以电源右端可能为正极，也可能为负极；流过电流表G 的电流大小取决于入射光的强度，与入射光的频率无关；爱因斯坦解释了光电效应并提出光子能量ε＝hν. 考点二光电效应方程的应用4．(多选)已知能使某金属发生光电效应的截止频率为ν0，则( ) A ．当用频率为2ν0的单色光照射该金属时，一定能产生光电子B ．当用频率为2ν0的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hν0C ．当入射光的频率ν大于ν0时，若ν增大，则逸出功增大D ．当入射光的频率ν大于ν0时，若ν增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍答案 AB解析因入射光的频率大于或等于截止频率时会发生光电效应，所以A 正确；因为金属的截止频率为ν0，所以逸出功W ＝hν0，再由12mv 2＝hν－W 得，12mv 2＝2hν0－hν0＝hν0，B 正确；因为逸出功是光电子恰好逸出时需要做的功，对于同种金属是恒定的，故C 错误；由E k ＝12mv 2＝hν－W ＝hν－hν0＝h(ν－ν0)可得，当ν增大一倍时：E k ′E k ＝2ν－ν0ν－ν0≠2，故D 错误．5．分别用波长为λ和23λ的单色光照射同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比为1∶2，以h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为( ) A.hc 2λB.3hc 2λC.3hc 4λD.2hλc答案 A解析根据光电效应方程得 E k1＝h cλ－W ①E k2＝h c23λ－W ②又E k2＝2E k1③联立①②③得W ＝hc2λ，A 正确．6．(多选)如图2所示，两平行金属板A 、B 间电压恒为U ，一束波长为λ的入射光射到金属板B 上，使B 板发生了光电效应，已知该金属板的逸出功为W ，电子的质量为m ，电荷量的绝对值为e ，普朗克常量为h ，真空中光速为c ，下列说法中正确的是( )图2A．入射光子的能量为h cλB．到达A板的光电子的最大动能为h cλ－W＋eU C．若增大两板间电压，B板没有光电子逸出D．若减小入射光的波长一定会有光电子逸出答案ABD解析根据ε＝hν，而ν＝cλ，则入射光子的能量为hcλ，故A正确；逸出光电子的最大初动能E km＝hcλ－W，根据动能定理，eU＝E km′－E km，则到达A板的光电子的最大动能为E km′＝h cλ－W＋eU，故B正确；若增大两板间电压，不会影响光电效应现象，仍有光电子逸出，故C错误；若减小入射光的波长，则其频率增大，一定会有光电子逸出，故D正确．考点三光电效应图像问题7．(多选)在某次光电效应实验中，得到的遏止电压U0与入射光的频率ν的关系如图3所示，若该直线的斜率和纵截距分别为k和－b，电子电荷量的绝对值为e，则( )图3A ．普朗克常量可表示为keB ．若更换材料再次实验，得到的图线的k 不改变，b 改变C ．所用材料的逸出功可表示为ebD ．b 由入射光决定，与所用材料无关答案 BC解析根据光电效应方程得E k ＝h ν－W ，又E k ＝eU 0，则U 0＝hνe －W e ，图线的斜率k ＝he ，解得普朗克常量h＝ke ，故A 错误；纵轴截距的绝对值b ＝We ，解得逸出功W ＝eb ，故C 正确；b 等于逸出功与电子电荷量绝对值的比值，而逸出功与材料有关，则b 与材料有关，故D 错误；更换材料再次实验，由于逸出功变化，可知图线的斜率不变，纵轴截距改变，故B 正确．8．研究光电效应的电路如图4所示．用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A 吸收，在电路中形成光电流．下列光电流I 与A 、K 之间的电压U AK 的关系图像中，正确的是( )图4答案 C解析用频率相同的光照射同一金属时，发射出的光电子的最大初动能相同，所以遏止电压相同；饱和光电流与光的强度有关，光的强度越大，饱和光电流越大，故选项C 正确．9．(多选)美国物理学家密立根利用如图5甲所示的电路研究金属的遏止电压U 0与入射光频率ν的关系，描绘出图乙中的图像，由此算出普朗克常量h ，电子电荷量的绝对值用e 表示，下列说法正确的是( )图5A ．入射光的频率增大，测遏止电压时，应使滑动变阻器的滑片P 向M 端移动B ．增大入射光的强度，光电子的最大初动能也增大C ．由U 0－ν图像可知，这种金属的截止频率为ν0D ．由U 0－ν图像可得普朗克常量的表达式为h ＝U 1eν1－ν0答案 CD解析入射光的频率增大，光电子的最大初动能增大，则遏止电压增大，测遏止电压时，应使滑动变阻器的滑片P 向N 端移动，故A 错误；根据光电效应方程得E k ＝hν－W ，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，故B 错误；根据E k ＝hν－W ＝eU 0，解得U 0＝hνe －hν0e ，图线的斜率k ＝h e ＝U 1ν1－ν0，则h ＝U 1eν1－ν0，当遏止电压为零时，ν＝ν0，故C 、D 正确．二、非选择题10．(光电效应实验规律及图像应用)小明用阴极为金属铷的光电管观测光电效应现象，实验装置示意图如图6甲所示．已知普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s.图6(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U0与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率ν0＝________Hz，逸出功W＝________J；(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014Hz，则产生的光电子的最大初动能E k＝________J.答案(1)阳极(2)5.15×1014 3.41×10－19(3)1.23×10－19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)由题图乙可知，铷的截止频率ν0为5.15×1014Hz，逸出功W＝hν0＝6.63×10－34×5.15×1014J≈3.41×10－19J．(3)当入射光的频率为ν＝7.00×1014Hz时，由光电效应方程得E k＝hν－hν0，光电子的最大初动能为E k＝6.63×10－34×(7.00－5.15)×1014J≈1.23×10－19J.11．(光电效应方程的应用)如图7所示，一光电管的阴极用极限波长λ0＝500nm的钠制成．用波长λ＝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 ，饱和光电流的值(当阴极K 发射的电子全部到达阳极A 时，电路中的电流达到最大值，称为饱和光电流)I ＝0.56μA.(普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s，真空中光速c ＝3.0×108m/s ，电子电荷量的绝对值e ＝1.6×10－19C ，结果均保留两位有效数字)图7(1)求每秒由K 极发射的光电子数目． (2)求电子到达A 极时的最大动能．(3)如果电势差U 不变，而照射光的强度增大到原值的三倍，此时电子到达A 极的最大动能是多大？答案 (1)3.5×1012个 (2)6.0×10－19J(3)6.0×10－19J解析 (1)设每秒内发射的光电子数为n ，则： n ＝It e ＝0.56×10－6×11.6×10－19＝3.5×1012个． (2)由光电效应方程可知：E k ＝hν－W ＝h c λ－h c λ0＝hc(1λ－1λ0)在A 、K 间加电压U 时，电子到达阳极时的动能为 E km ＝E k ＋eU ＝hc(1λ－1λ0)＋eU.代入数值得：E km ≈6.0×10－19J.(3)根据光电效应规律，光电子的最大初动能与入射光的强度无关．如果电势差U 不变，则电子到达A 极的最大动能不变，仍为6.0×10－19J.。

教科版高中物理选修35课件4142量子概念的诞生光电效应与光的量子说(3

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电子而言,其离开金属时剩余动能大小可以是0～Ekm范
围内的任何数值。
(2)光电效应方程实质上是能量守恒方程。能量为E=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力,另一部分转化为电子离开金属表面时的动能。如果克服吸引力做功最少为W,则电子离开金属表面时动能最大为Ek,根据能量守恒定律可知:Ek=hν-W。
提示:(1)光子是能量子,而光电子是电子,它们是不同的,(1)错误。 (2)由ε=hν可知,不同频率的光,ν不同,其光子能量不同,(2)正确。 (3)同一频率的光,照射同一种金属时,入射光子的能量相同,离表面越深的电子吸收光子后,克服金属内部的引力做功越多,其逸出金属时的初动能越小,(3)错误。
关,与入射光的光强无关,E对。故选A、C、E。
2.(多选)一束绿光照射某金属时,发生了光电效应,则下列说法正确的是 ( ) A.若增加绿光的照射强度,则逸出的光电子数增加 B.若增加绿光的照射强度,则逸出的光电子的最大初动能增加 C.若改用紫光照射,则可能不会发生光电效应 D.若改用紫光照射,则逸出的光电子的最大初动能增加
【判一判】 (1)只有高温物体才向外辐射能量。 ( ) (2)一切物体总是不停地向外辐射能量。 ( ) (3)黑体就是指黑颜色的物体。 ( )
提示:(1)、(2)一切物体都在以电磁波的形式向外辐射能量,并不只有高温物体才向外辐射能量,(1)错误, (2)正确。 (3)黑体并不是指黑色物体,而是指能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体,(3)错误。
第四章波粒二象性 1 量子概念的诞生 2 光电效应与光的量子说
一、黑体与黑体辐射 1.热辐射:我们周围的一切物体都在以_电__磁__波__的形式向外辐射能量,而且辐射强度随波长如何分布都与物体的_温__度__有关。 2.黑体:能够_全__部__吸收外来电磁波而不发生反射的物体。

高中物理第4章 1 量子概念的诞生 2 光电效应与光的量子说课件教科版选修3-5

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(2)普朗克理论的意义
①利用_能_量__子__的假设，普朗克推导出了与实验相符的公式(即普
朗克公式)成功的解决了黑体辐射问题． ② 普朗克在 1900 年把能量子列入物理学，正确地破除了
“_能__量_连__续__变__化__”的传统观念，成为新物理学思想的基石之一．
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5．光的强度与饱和光电流：饱和光电流与入射光强度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的．对于不同频率的光，由于每个光子的能量不同，饱和光电流与入射光强度之间没有简单的正比关系．
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【例 2】 (多选)一束绿光照射某金属发生了光电效应，则下列说法正确的是( )
A．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子数增加 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，则可能不会发生光电效应 D．若改用紫光照射，则逸出的光电子的最大初动能增加
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D [因紫外线的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照射，电流表一定有电流通过，选项 A 错误；因不知阴极 K 的极限频率，所以用红外线照射，可能发生光电效应，电流表可能有电流通过，选项 B 错误；由于发生了光电效应，即使 A、K 间的电压 UAK＝0，电流表中也有电流通过，所以选项 C 错误；当滑动变阻器的滑片向左端移动时，阳极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时，电流达到最大，即饱和电流，若在移动前，电流已经达到饱和电流，那么再增大 UAK，光电流也不会增大，所以选项 D 正确．]
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4．光子说
光不仅在_发__射_和吸__收__时能量是一份一份的，而且_光_本__身__就是由一个个不可分割的_能_量__子__组成的，频率为 ν 的光的能量子为_h_ν__，

高中物理第四章2光电效应与光的量子说课件教科选修35教科高中选修35物理课件

原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量,剩余部分为光电子的初动
能;只有金属表面的电子直接向外飞出时,只需克服原子核的引力做功,才具
有最大初动能.光电子的初动能小于或等于光电子的最大初动能.
第七页，共二十五页。
(3)光子的能量与入射光的强度:光子的能量即每个光子的能量,其值为
ε=hν(ν为光子的频率),其大小由光的频率决定.入射光的强度指单位时间
第十六页，共二十五页。
类型
类型
(lèixí
ng)二
(lèixí
ng)一
类型
(lèixí
ng)三
点拨根据饱和电流的值可以算出每秒内由K极发射的光电子的数目.根据光电子
从K极飞出时的最大初动能,再加上A、K间的电压相应的电场力的功,可以
得到电子到达A极时的最大动能.最大初动能与光的强度无关,而是与光的频率有关.
(1)光子与光电子:光子指光在空间传播时的每一份能量,光子不带电,光电子
是金属表面受到光照射时发射出来的电子,其本质是电子,光子是光电效
应的因,光电子是果.
(2)光电子的初动能与光电子的最大初动能:光照射到金属表面时,光子的能
量全部(quánbù)被电子吸收,电子吸收了光子的能量,可能向各个方向运动,需克服
②如果克服吸引力做功最少为W0,则电子离开金属表面时动能最大为Ek,根
据能量守恒定律可知,Ek=hν-W0.
(3)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,即Ek=hν-W0>0,
0
0
ℎ
ℎ
亦即 hν>W0,ν> =νc,而 νc= 恰好是光电效应的截止频率.
的能量后,消耗于电子由金属内逸出表面所需做的功W,叫作逸出功.