光电效应现象中的概念辨析和规律应用
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
是金 属 内层 电子在 逸 出 中受 到 若 干 电子 的碰撞 ， 逸出
的动能 就 会 表现 出不 同的数 值 ， 所 以Fra Baidu bibliotek最 大 初 动 能
Ｅ
◇ 江 苏 陈 显峰 逢 型 玉
一ｈ ｖ —Ｗ ， 而 金 属 内 各 个 电 子 逸 小 时 的 初 动 能
Ｅ 取 决 于 光 子 频 率 和 电 子 所 处 的 不 同 状 态 ， 没 有 一 个 确定 的值 ， 只是一 个 范 围 ， 即Ｏ ≤Ｅ ≤Ｅ …
’
ｒ
光 强不 同 的 ２束 紫光 照射 同一 金 属 ， 光 强 大 的光 照射
金属 ， 逸 出 的光 电子数 多 ， 光 电流 也 就越 大 ． 但 如 果是
２束 强度 相 同的红 光 和紫 光 照 射 同一 金 属 ， 由 于红 光
光子 能量小 ， 所 以 红 光对 应 的光 子 数 反 而 多 ， 产 生 的
电压 Ｌ ， 的关 系． 当 Ｋ 和 Ａ 问加 正 向 电压 时 ， 光 电 流 逐渐 变 大 ， 最 终趋 于饱 和 值 ｉ ； 当 Ｋ 和 Ａ 间 加 反 向 电 压时， 随着反 向电压增 大 ， 光 电流逐 渐 减 少 ， 当 增 大 到
一
根 据 爱 因斯 坦 光 子 理 论 ， 光 是 由 一 个 个 不 可 分 割 的能 量子组 成 ， 频 率 的 光 子 能 量 Ｅ—ｈ ， 用 这 些 光 子 照射 金属 ， 就 可 以 使 金 属 中 的 电 子 吸 收 光 子 能 量 而 发 生光 电效 应 ， 而且逸 ｆ Ｊ ｊ 的 光 电 子 数 和 入 射 光 中 光 子 数 成一 一对 应 关 系 ， 即一个 光 子逸 出一 个 光 电 子． 而 光 强是 反 映大量 光子 具 有 的 能量 ， 其 公 式 为 Ｅ— ｎ ｈ ， 因
端 电压 【 ，的 伏 安 曲 线 （ 图 ２ ）
不 少 同 学 误 认 为 光 电 子 和 电 子 是 ２种 截 然 不 同
的粒 子 ， 其 实 电 子 和 光 电子 性 质 完 全 相 同 ， 这 可 以 从 它 的定 义上 得 Ⅲ ： 用 紫 外线 灯 照 射 金 属 锌 板 ， 发 现 验 电器指针 张 开 ， 进 一 步 证 明验 电器 带 上 了正 电 ， 表 明
定值 时 ， 光 电流变 为 ０ ， 此 时 电 压 称 为 反 向 遏 止 电
１
厶
ｕ。 ． 利 用 ÷ ｕ ２ 一 Ｕ （ ） 可 以算 出 对 应 频 率 下 光 电子
的最 大初 动能 Ｅ …
此 光强 不仅 与光 子频 率 有关 ， 还与 光子 数 目”有关． 所 以 课本在 描述 光 电流规律 “ 光 电流 大小 跟 入 射 光强 度 成正 比” 的 结 论 应 是 在 频 率 ｖ相 同 的情 况 得 ｛ “的 ，
图３
图４
光电子初动能 ， 光 电效 应方程 中 ｈ ｖ 一去 ｕ ＋Ｗ，
１
２ ）光 电 流 （ 饱 和 电流 ｉ ） 与 入 射 光 强 度 、 光 电
管 两端 电压 Ｕ 的 关 系曲线 （ 图３ ）
图１
图２
光 电流反 而 比紫光 大．
３ ）光 电 子 动 能 Ｅｋ 与 最 大初 动 能 Ｅｋ … ．
／ 率 皂
（ ） ， Ｖ
当照射 光频 率 大于 金属 极 限频 率 时 ， 金 属 中电子 摆脱 原子 核束缚 消 耗一 部分 能 量 ， 剩 余 的能 量 转 化 为
４ ）光 电 流 与 饱 和 光 电 流
光 电效 应现 象是 光粒 子性 的重 要 例 证 ， 近几 年 高
考 常 以光 电效 应 作 为 背 景 材 料 ， 进行力学 、 能 量 及 电 路 规律 的分析 和考 查 ， 凶此 正 确 辨 析 好 光 电 效 应 现 象 中几组 易混 概 念 ， 有 助 于深 刻 理 解 光 电效 应 规 律 ， 提 高解题 的准确 性． １ 光 电 效 应 现 象 中 容 易 混 淆 的 几 组 概 念
能 的 电子专 指从 金属 表面 逸 出 的电 子 ， 凶 此 方程 中 的 ｗ 是原 子表 面 电子克 服原 子 核束 缚需 要 的 能量 ． 其 实 用 某一 频率 的光 照射 金 属发 生光 电效 应 时 ， 金 属 内不 同状态 的 电子逸 出时需要 消耗 的能 量 并 不 一样 ， 特 别
有 负 电荷 逸 ｆ ｆ Ｉ ， 而 这 些 负 电荷 就 是 来 自金 属 中 的 电 子， 凶此照 射金 属 表 面 的 光 ， 能 使 金 属 巾 的 电子 从 表
面逸 Ｈ ｊ 的现 象 叫光 电效 应 现象 ， 逸 出的 电子 就称 为光
电子．
２ ） 光 子 能 量 与 光 强
图 ２反映 入射 光频 率 和 强 度 一 定 时 ， 光 电流 与
１ ） 电 子 与 光 电 子
发 生光 电效 应 时 ， 单位 时 间逸 ｝ Ｈ的 光 电 子 数 越
多， 形成 的光 电流 就 越 大 ， 如 果 单 位 时 间 内从 阴极 Ｋ
逸 出 的光 电子数 为 ” ， 则光 电流 ｊ 一” ｅ ，此 Ｈ ｅ Ｗ Ｎ 在 阴 极 Ｋ 和 阳极 Ａ 间冉 加上 可 以调节 的正 向电压 ， 则 随 着 电 压增 大 ， 光电子不断加速 ， 光 电 流 就 会 趋 于 一 个 饱 和 值不 再 随电压 的增 加 而增 大 ， 该 电 流 称 为 饱 和 光 电 流 ｉ （ 图 １ ） ， 此时 要想增 大 光 电流 ， 只 有 通 过 增 加 入 射 光 的光 强 来 增 大 光 子 数 实 现 ， 凶 此 当 入 射 光 频 率 一 定 时， 饱 和光 电流 ｉ 与 入 射 光 强 度 成 正 比． ２ 光 电 效 应 中 几 个 典 型 的 关 系 图 线 及 解 读 １ ）入 射 光 频 率 、 强度 一 定 时光 电流 ｉ 与 光 电 管 两
的动能 就 会 表现 出不 同的数 值 ， 所 以Fra Baidu bibliotek最 大 初 动 能
Ｅ
◇ 江 苏 陈 显峰 逢 型 玉
一ｈ ｖ —Ｗ ， 而 金 属 内 各 个 电 子 逸 小 时 的 初 动 能
Ｅ 取 决 于 光 子 频 率 和 电 子 所 处 的 不 同 状 态 ， 没 有 一 个 确定 的值 ， 只是一 个 范 围 ， 即Ｏ ≤Ｅ ≤Ｅ …
’
ｒ
光 强不 同 的 ２束 紫光 照射 同一 金 属 ， 光 强 大 的光 照射
金属 ， 逸 出 的光 电子数 多 ， 光 电流 也 就越 大 ． 但 如 果是
２束 强度 相 同的红 光 和紫 光 照 射 同一 金 属 ， 由 于红 光
光子 能量小 ， 所 以 红 光对 应 的光 子 数 反 而 多 ， 产 生 的
电压 Ｌ ， 的关 系． 当 Ｋ 和 Ａ 问加 正 向 电压 时 ， 光 电 流 逐渐 变 大 ， 最 终趋 于饱 和 值 ｉ ； 当 Ｋ 和 Ａ 间 加 反 向 电 压时， 随着反 向电压增 大 ， 光 电流逐 渐 减 少 ， 当 增 大 到
一
根 据 爱 因斯 坦 光 子 理 论 ， 光 是 由 一 个 个 不 可 分 割 的能 量子组 成 ， 频 率 的 光 子 能 量 Ｅ—ｈ ， 用 这 些 光 子 照射 金属 ， 就 可 以 使 金 属 中 的 电 子 吸 收 光 子 能 量 而 发 生光 电效 应 ， 而且逸 ｆ Ｊ ｊ 的 光 电 子 数 和 入 射 光 中 光 子 数 成一 一对 应 关 系 ， 即一个 光 子逸 出一 个 光 电 子． 而 光 强是 反 映大量 光子 具 有 的 能量 ， 其 公 式 为 Ｅ— ｎ ｈ ， 因
端 电压 【 ，的 伏 安 曲 线 （ 图 ２ ）
不 少 同 学 误 认 为 光 电 子 和 电 子 是 ２种 截 然 不 同
的粒 子 ， 其 实 电 子 和 光 电子 性 质 完 全 相 同 ， 这 可 以 从 它 的定 义上 得 Ⅲ ： 用 紫 外线 灯 照 射 金 属 锌 板 ， 发 现 验 电器指针 张 开 ， 进 一 步 证 明验 电器 带 上 了正 电 ， 表 明
定值 时 ， 光 电流变 为 ０ ， 此 时 电 压 称 为 反 向 遏 止 电
１
厶
ｕ。 ． 利 用 ÷ ｕ ２ 一 Ｕ （ ） 可 以算 出 对 应 频 率 下 光 电子
的最 大初 动能 Ｅ …
此 光强 不仅 与光 子频 率 有关 ， 还与 光子 数 目”有关． 所 以 课本在 描述 光 电流规律 “ 光 电流 大小 跟 入 射 光强 度 成正 比” 的 结 论 应 是 在 频 率 ｖ相 同 的情 况 得 ｛ “的 ，
图３
图４
光电子初动能 ， 光 电效 应方程 中 ｈ ｖ 一去 ｕ ＋Ｗ，
１
２ ）光 电 流 （ 饱 和 电流 ｉ ） 与 入 射 光 强 度 、 光 电
管 两端 电压 Ｕ 的 关 系曲线 （ 图３ ）
图１
图２
光 电流反 而 比紫光 大．
３ ）光 电 子 动 能 Ｅｋ 与 最 大初 动 能 Ｅｋ … ．
／ 率 皂
（ ） ， Ｖ
当照射 光频 率 大于 金属 极 限频 率 时 ， 金 属 中电子 摆脱 原子 核束缚 消 耗一 部分 能 量 ， 剩 余 的能 量 转 化 为
４ ）光 电 流 与 饱 和 光 电 流
光 电效 应现 象是 光粒 子性 的重 要 例 证 ， 近几 年 高
考 常 以光 电效 应 作 为 背 景 材 料 ， 进行力学 、 能 量 及 电 路 规律 的分析 和考 查 ， 凶此 正 确 辨 析 好 光 电 效 应 现 象 中几组 易混 概 念 ， 有 助 于深 刻 理 解 光 电效 应 规 律 ， 提 高解题 的准确 性． １ 光 电 效 应 现 象 中 容 易 混 淆 的 几 组 概 念
能 的 电子专 指从 金属 表面 逸 出 的电 子 ， 凶 此 方程 中 的 ｗ 是原 子表 面 电子克 服原 子 核束 缚需 要 的 能量 ． 其 实 用 某一 频率 的光 照射 金 属发 生光 电效 应 时 ， 金 属 内不 同状态 的 电子逸 出时需要 消耗 的能 量 并 不 一样 ， 特 别
有 负 电荷 逸 ｆ ｆ Ｉ ， 而 这 些 负 电荷 就 是 来 自金 属 中 的 电 子， 凶此照 射金 属 表 面 的 光 ， 能 使 金 属 巾 的 电子 从 表
面逸 Ｈ ｊ 的现 象 叫光 电效 应 现象 ， 逸 出的 电子 就称 为光
电子．
２ ） 光 子 能 量 与 光 强
图 ２反映 入射 光频 率 和 强 度 一 定 时 ， 光 电流 与
１ ） 电 子 与 光 电 子
发 生光 电效 应 时 ， 单位 时 间逸 ｝ Ｈ的 光 电 子 数 越
多， 形成 的光 电流 就 越 大 ， 如 果 单 位 时 间 内从 阴极 Ｋ
逸 出 的光 电子数 为 ” ， 则光 电流 ｊ 一” ｅ ，此 Ｈ ｅ Ｗ Ｎ 在 阴 极 Ｋ 和 阳极 Ａ 间冉 加上 可 以调节 的正 向电压 ， 则 随 着 电 压增 大 ， 光电子不断加速 ， 光 电 流 就 会 趋 于 一 个 饱 和 值不 再 随电压 的增 加 而增 大 ， 该 电 流 称 为 饱 和 光 电 流 ｉ （ 图 １ ） ， 此时 要想增 大 光 电流 ， 只 有 通 过 增 加 入 射 光 的光 强 来 增 大 光 子 数 实 现 ， 凶 此 当 入 射 光 频 率 一 定 时， 饱 和光 电流 ｉ 与 入 射 光 强 度 成 正 比． ２ 光 电 效 应 中 几 个 典 型 的 关 系 图 线 及 解 读 １ ）入 射 光 频 率 、 强度 一 定 时光 电流 ｉ 与 光 电 管 两