新教科版物理选修3-5同步讲义：量子概念的诞生光电效应与光的量子说

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光电效应与光量子假说-教科版必修(3-5)精品PPT教学课件

0
A h
逸出功
2020年10月2日
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：
1.光电效应能否发生？ 2.若能发生，则其最大初动能是多少？
3.光子到达阳极时的最大动能是多大？
4.若电势差不变，入射光的强度增为原来的3倍，此时光电子到达阳极的最大初动能是多少？
2020年10月2日
5
答案:
1. λ< λ0 ,ν>ν0 能
2. 1mv2 h A
2
h0 A
3. eU12mvA 2 12mv2
4. 最大动能6.01×10-19 J
2.65×10-19 J
6.01×10-19 J
2020年10月2日
6
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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)
2020年10月2日
3
三、光量子假说光电方程
1.光子能量： ε=hν
2.光电方程： h 1mv2 A
2
（爱因斯坦 1905年）
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
2020年10月2日
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。

高中物理第四章波粒二象性第2节光电效应与光的量子说课件教科版选修3-5.ppt

V
Uc称遏止电压。
1 2
m
v2
ec
eUc
K阴
极
G
10
光电效应的实验规律
光电效应实验装置光电效应伏安特性曲线
阳A
极
V
K阴
极
遏
止Leabharlann 电G压I
光强较弱
Uc
O
U
11
光电效应的实验规律
光电效应实验装置光电效应伏安特性曲线
阳A
极
V
I
K阴
极
饱
和
遏止
电I s
流
电
光强较强光强较弱
G
压
U
O
U
12
a
光电效应的规律：
35
6、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
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
7、下列关于光电效应的说法正确的是（ D）
A．光电子的动能随照射光频率的增大而增大 B．光电子的初速度与照射光的频率成正比 C．光电子的最大初动能与照射光的频率成正比 D．光电子的最大初动能随照射光频率的增大而增大
第二节光电效应与光的量子说
1
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一、光电效应、光的波动说的困难 1．定义：光照射在金属表面上时，金属中的电子因吸收光的能量而逸出金属表面的现象． 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的频率成_线__性__ 关系． (4)光电效应具有瞬时性，发生时间不超过10－9 s. 3．光的波动说无法解释光电效应现象．

教科版高中物理选修(3-5)4.1《量子概念的诞生》ppt教学课件

图4-1-4 小圆代表实验值，曲线是根据普朗克的公式作出的．
自主学习名师解疑分类例析
量子化现象在宏观世界里，一个物理量的取值通常是连续的，但在微观世
界里，物理量的取值多是不连续的，只能取一些分立的值，物
理量分立取值的现象称量子化现象，量子化理论成为新物理学思想的基石之一．
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【变式1】
下列关于黑体辐射的实验规律叙述正确的有
( A．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加 B．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 C．黑体热辐射的强度与波长无关 )．
D．黑体辐射无任何实验
解析黑体辐射的规律为随着温度的升高各种波长的辐射强度都
对微观世界的本质有了全新的认识，对现代物理学的发展产生了革命性的影响．普朗克常量h是自然界最基本的常量之一，它体现了微观世界的基本特征．
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分类例析
一、黑体辐射及其实验规律对黑体的理解
(1)如果某种物体在任何温度下都能够完全吸收入射的各种电磁
波而不发生反射，这种物体就是黑体．所谓“黑体”是指能够全部吸收所有频率的电磁辐射的理想物体，绝对的黑体实际上是不存在的．
(1)黑体辐射的实验规律如图4-1-2所示，揭示了黑体辐射强度按
波长分布的情况： ①随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加． ②随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．
图4-1-2
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(2)黑体辐射实验规律的理论解释：
经典物理学认为，物体中存在着不停运动的带电微粒，每个带电
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教科版选修3-5 第4章 1 量子概念的诞生

1 量子概念的诞生[学习目标] 1.知道热辐射、黑体和黑体辐射的概念，知道黑体辐射的实验规律.2.知道普朗克提出的能量子假说．一、热辐射1．定义：我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射．2．特点：热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同．二、黑体与黑体辐射1．黑体：某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体．2．黑体辐射特点：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关．三、能量子1．定义：普朗克认为，黑体辐射是谐振子向外辐射的各种电磁波．谐振子的能量是不连续的，而只能取一些分立的值，即E n ＝nhν(n ＝1,2,3，…)，最小的一份能量称为能量子．2．大小：ε＝hν，其中ν是谐振动(电磁波)的频率，h 是普朗克常量，h ＝6.63×10－34J·s.3．能量的量子化：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． [即学即用]1．判断下列说法的正误．(1)黑体一定是黑色的物体．( × )(2)能吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体叫黑体．( √ ) (3)温度越高，黑体辐射电磁波的强度越大．( √ ) (4)微观粒子的能量只能是能量子的整数倍．( √ )(5)能量子的能量不是任意的，其大小与电磁波的频率成正比．( √ )2．人眼对绿光较为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530nm 的绿光时，只要每秒钟有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉．普朗克常量为6.63×10－34J·s，光速为3×108m/s ，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率约是( ) A ．2.3×10－18W B ．3.8×10－19W C ．7.0×10－10WD ．1.2×10－18W答案 A解析因为只要每秒钟有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉．所以察觉到绿光时所接收到的最小功率P ＝E t ，式中t ＝1s 时E ＝6ε，又ε＝hν＝h c λ，可解得P ≈2.3×10－18W.一、黑体辐射的规律 [导学探究]1．什么是黑体辐射？它与热辐射有什么不同？答案能够完全吸收各种波长的电磁波而不发生反射的物体，叫做黑体．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，而热辐射还与其他因素有关(材料的种类和表面状况)．2．黑体辐射电磁波的强度按波长分布如图1所示，当温度从1300K升高到1700K时，各种波长的电磁波的辐射强度怎么变化？辐射强度极大值对应的波长如何变化？图1答案变强．辐射强度极大值向波长较短的方向移动，即变短．[知识深化]1．一般物体与黑体的比较2.3．现实生活中不存在理想的黑体，实际的物体都能辐射红外线(电磁波)，也都能吸收和反射红外线(电磁波)，绝对黑体不存在，是理想化的模型．例1 (多选)黑体辐射的实验规律如图2所示，由图可知( )图2A ．随着温度升高，各种波长的辐射强度都增加B ．随着温度降低，各种波长的辐射强度都增加C ．随着温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D ．随着温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动答案 ACD解析由题图可知，随着温度升高，各种波长的辐射强度都增加，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，当温度降低时，上述变化都将反过来．二、能量子[导学探究] 某激光器能发射波长为λ的激光，那么激光能量子的能量可以取任意值吗？是连续的还是一份一份的？设普朗克常量为h ，那么每个激光能量子的能量是多少？如果激光发射功率为P ，那么每秒钟发射多少个能量子？(光速为c)答案激光能量子的能量不是连续的，而是一份一份的，ε＝h c λ.个数n ＝P ε＝Pλhc .[知识深化]1．物体在发射或接收能量的时候，只能从某一状态“飞跃”地过渡到另一状态，而不可能停留在不符合这些能量规律的任何一个中间状态．2．在宏观尺度内研究物体的运动时我们可以认为：物体的运动是连续的，能量变化也是连续的，不必考虑能量量子化；在研究微观粒子时必须考虑能量量子化．3．能量子的能量ε＝hν，其中h 是普朗克常量，ν是电磁波的频率．例2 (多选)对于带电微粒辐射和吸收能量时的特点，以下说法正确的是( ) A ．以某一个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收 B ．辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍C ．吸收的能量可以是连续的D ．辐射和吸收的能量是量子化的答案 ABD解析带电微粒辐射或吸收能量时是以最小能量值——能量子ε的整数倍或一份一份地辐射或吸收的，是不连续的，故选项A 、B 、D 正确，C 错误．1．思维程序：c ＝λν→光的频率―――――――→ν＝c λ能量子的能量――→ε＝hν激光束的总能量E ＝nε→能量子的个数2．解决此类题目的关键是熟练掌握ε＝hν和c ＝λν及E ＝nε＝Pt 等公式．1.(对黑体辐射规律的理解)(多选)在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，小孔可看做黑体，由小孔的热辐射特性，就可以确定炉内的温度．如图3所示就是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图像，则下列说法正确的是( )图3A ．T 1>T 2B ．T 1<T 2C ．随着温度的升高，各种波长黑体辐射的强度都有所降低D ．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动答案 AD解析黑体是指在任何温度下，能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不反射的物体，黑体辐射的强度按波长的分布只与温度有关．实验表明，随着温度的升高，黑体辐射中各种波长的辐射强度都有所增加，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．从题图中可以看出，λ1<λ2，T 1>T 2，本题正确选项为A 、D. 2．(对能量子的理解)(多选)关于对普朗克能量子假说的认识，下列说法正确的是( ) A ．振动着的带电微粒的能量只能是某一能量值εB ．带电微粒辐射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整数倍C ．能量子与电磁波的频率成正比D ．这一假说与现实世界相矛盾，因而是错误的答案 BC3．(能量量子化的理解)硅光电池是将光辐射的能量转化为电能．若有N 个波长为λ0的光子打在硅光电池极板上，这些光子的总能量为(h 为普朗克常量，c 为真空中的光速)( ) A ．h c λ0B ．Nh c λ0C ．Nhλ0D ．2Nhλ0答案 B解析一个光子的能量ε＝hν＝h c λ0，则N 个光子的总能量E ＝Nh cλ0，选项B 正确．一、选择题考点一黑体辐射的理解和应用1．关于对热辐射的认识，下列说法中正确的是( )A．热的物体向外辐射电磁波，冷的物体只吸收电磁波B．温度越高，物体辐射的电磁波越强C．辐射强度按波长的分布情况只与物体的温度有关，与材料种类及表面状况无关D．常温下我们看到的物体的颜色就是物体辐射电磁波的颜色答案 B解析一切物体都在不停地向外辐射电磁波，且温度越高，辐射的电磁波越强，对于一般材料的物体，辐射强度按波长的分布除与物体的温度有关外，还与材料的种类和表面状况有关；常温下我们看到的物体的颜色是反射光的颜色．2．黑体辐射电磁波的强度按波长分布的影响因素是( )A．温度B．材料C．表面状况D．以上都正确答案 A解析黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，A对．3．下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图像中，符合黑体辐射实验规律的是( )答案 A解析随着温度的升高，黑体辐射的强度与波长的关系：一方面，各种波长的辐射强度都增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．由此规律可知应选A.4．“非典”期间，很多地方用红外线热像仪监测人的体温，只要被测者从仪器前走过，便可知道他的体温是多少，关于其中原理，下列说法正确的是( )A．人的体温会影响周围空气温度，仪器通过测量空气温度便可知道人的体温B．仪器发出的红外线遇人反射，反射情况与被测者的温度有关C．被测者会辐射红外线，辐射强度以及按波长的分布情况与温度有关，温度高时辐射强且较短波长的成分强D．被测者会辐射红外线，辐射强度以及按波长的分布情况与温度有关，温度高时辐射强且较长波长的成分强答案 C解析根据辐射规律可知，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加；随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．人的体温的高低，直接决定了这个人辐射的红外线的频率和强度，通过监测被测者辐射的红外线的情况就可知道这个人的体温，C正确．5．下列叙述错误的是( )A．一切物体都在辐射电磁波B．一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关D．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波答案 B解析根据热辐射定义知A对；根据热辐射和黑体辐射的特点知一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料种类和表面状况有关，而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关，B错，C 对；根据黑体定义知D对．考点二能量子的理解和应用6．普朗克在1900年将“能量子”引入物理学，开创了物理学的新纪元．在下列宏观概念中，具有“量子化”特征的是( )A．人的个数B．物体所受的重力C．物体的动能D．物体的长度答案 A解析依据普朗克量子化观点，能量是不连续的，是一份一份地变化的，属于“不连续的，一份一份”的概念的是A选项，故A正确，B、C、D错误．7．已知某种单色光的波长为λ，在真空中光速为c，普朗克常量为h，则电磁波辐射的能量子ε的值为( )A．h cλB.hλC.chλD．以上均不正确答案 A解析由波速公式c＝λν可得：ν＝cλ，由光的能量子公式得ε＝hν＝hcλ，故选项A正确．8．能引起人的眼睛视觉效应的最小能量为10－18J，已知可见光的平均波长为0.6μm，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光速为3×108m/s，若恰能引起人眼的感觉，则进入人眼的光子数至少为( )A．1个B．3个C．30个D．300个答案 B解析每个光子的能量为E0＝h cλ，能引起人的眼睛视觉效应的最小能量E为10－18 J，由E＝nE0得进入人眼的光子数至少为n＝EE0＝Eλhc＝10－18×6×10－76.63×10－34×3×108个≈3个．故选B.9．在自然界生态系统中，蛇与老鼠和其他生物通过营养关系构成食物链，在维持生态平衡方面发挥着重要作用．蛇是老鼠的天敌，它是通过接收热辐射来发现老鼠的．假设老鼠的体温约37℃，它发出的最强的热辐射的波长为λmin.根据热辐射理论，λmin与辐射源的绝对温度T的关系近似为Tλmin＝2.90×10－3m·K，则老鼠发出的最强热辐射的波长为( )A．7.8×10－5m B．9.4×10－6mC．1.16×10－4m D．9.7×10－8m答案 B解析由Tλmin＝2.90×10－3m·K可得，老鼠发出的最强热辐射的波长为λmin＝2.90×10－3m·kT＝2.90×10－3273＋37m≈9.4×10－6m，B正确．10．红外遥感卫星通过接收地面物体发出的红外辐射来探测地面物体的状况．地球大气中的水汽(H2O)、二氧化碳(CO2)能强烈吸收某些波长范围的红外辐射，即地面物体发出的某些波长的电磁波，只有一部分能够通过大气层被遥感卫星接收．如图1所示为水和二氧化碳对某一波段不同波长电磁波的吸收情况，由图可知，在该波段红外遥感大致能够接收到的波长范围是( )图1A．2.5～3.5μm B．4～4.5μmC．5～7μm D．8～13μm答案 D解析由题图可知，水对红外辐射吸收率最低的波长范围是8～13 μm；二氧化碳对红外辐射吸收率最低的波长范围是5～13 μm.综上可知，应选D.二、非选择题11．(能量子个数的计算)40瓦的白炽灯，有5%的能量转化为可见光．设所发射的可见光的平均波长为580nm ，那么该白炽灯每秒钟辐射的光子数为多少？(普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s，光速c ＝3×108m/s) 答案 5.8×1018个解析波长为λ的光子能量为：ε＝hν＝h c λ① 设白炽灯每秒内发出的光子数为n ，白炽灯电功率为P ，则：n ＝ηP ε② 式中，η＝5%是白炽灯的发光效率．联立①②式得：n ＝ηPλhc代入题给数据得：n ≈5.8×1018个12．(能量子的理解和计算)某广播电台的发射功率为10kW ，发射的是在空气中波长为187.5m 的电磁波，则：(普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s，光速c ＝3×108m/s) (1)该电台每秒从天线发射多少个能量子？(2)若发射的能量子在以天线为球心的同一球面上的分布视为均匀的，求在离天线2.5km 处，直径为2m 的球状天线每秒接收的能量子个数以及接收功率．(球面积公式S ＝4πR 2)答案 (1)9.4×1030个 (2)3.76×1023个 4×10－4W解析 (1)每个能量子的能量ε＝hν＝hc λ＝6.63×10－34×3×108187.5J ≈1.06×10－27J 则能量子数N ＝Pt ε≈9.4×1030个． (2)设球状天线每秒接收的能量子数为n 个，以电台发射天线为球心，则半径为R 的球面积S ＝4πR 2，而球状天线的有效接收面积S ′＝πr 2，所以n ＝N S ′S ＝N r 24R 2＝9.4×1030×124×(2.5×103)2个＝3.76×1023个接收功率P 收＝nεt＝3.76×1023×1.06×10－27W ≈4×10－4W.。

教科版高中物理选修(3-5)第四章第1.2节《量子概念的诞生光电效应与光量子假说》ppt课件

A．光子就是光电子 B．光电子是金属中电子吸收光子后飞离金属表面产生的 C．真空中光子和光电子速度都是c D．光子和光电子都带负电
)
解析：选B.光子是能量粒子，不会静止下来，
光电子是电子，是实物粒子，可静止，可运动，光电子是金属吸收光子后发射出的电子，光子不带电，真空中速度等于光速c，而电子带负电，真空中亦可静止，故B正确，A、C、D错误．
带电，光电子是金属表面受到光照射时发射出来
的电子，带负电，光子是光电效应的因，光电子
是果．
2．光电子的动能与光电子的最大初动能光照射到金属表面时，电子吸收光子的能量，可能向各个方向运动，需克服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的情况，才具有最大初动能． 3．光电流和饱和光电流金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关．
二、普朗克提出的能量子概念和量子论诞生的历史意义 1．能量子：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的整数倍．即：能的辐射或者吸收只能是一份一份 _________ 能量子．的．这个不可再分的最小能量值ε叫做__________ 2．能量子大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率 6.626×10－34 s(一般，h称为普朗克常量．h＝_____________J· 取h＝6.63×10－34 J· s) 3．能量子概念的引入，解决了黑体辐射问题，向人们展示了自然过程的非连续特性，标志着量子论的诞生．
而实验表明：不同金属有不同的截止频率，入射光频率大于截止频率时才会发生光电效应．

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.。

2019物理同步新一线教科选修3-5讲义：第四章第1、2节量子概念的诞生光电效应与光的量子说

姓名，年级：时间：第1、2节量子概念的诞生光电效应与光的量子说一、黑体与黑体辐射1．热辐射周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关,所以叫做热辐射。

2．黑体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．黑体辐射的实验图线（1)图线如图所示。

(2）两类公式：①维恩公式:短波部分与实验相符。

②瑞利公式：长波部分与实验相符。

二、普朗克提出的能量子概念1．量子化假设黑体的空腔壁由大量带电谐振子组成，其能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，并以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收能量.2．能量子（1)定义：不可再分的最小能量值ε。

(2)关系式:ε＝hν，ν是电磁波频率；h是普朗克常量，h＝6.63×10－34_J·s。

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)实验规律之二：对光电管加反向电压，光电流可以减小到零，使光电流恰好减小为零的反向电压称为遏止电压。

不同频率的光照射金属产生光电效应，遏止电压是不同的。

实验规律之三：使金属恰好产生光电效应的光的频率称为截止频率或极限频率，当入射光的频率大于截止频率时,无论入射光怎样微弱，立刻就能产生光电效应。

[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)表达式：hν＝错误!mv2＋W。

(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。

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。

教科版高中物理选修3-5课件 4 光电效应与光的量子说课件2

(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_截过止频率ν0的光，才能引起光电效应． (2)光电流的大小由_光__强__决定，光强愈大，光电流愈大． (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 10－9 s. 想一想紫外线灯照射锌板，为什么与锌板相连的验电器指针张开一个角度？答案紫外线灯照射锌板，发生光电效应现象，锌板上的电子飞出锌板，使锌板带正电，与锌板相连的验电器也会因而带正电，使得验电器指针张开一个角度．
总之，在理解光电效应规律时应特别注意以下几个关系：照射光频率_决__定__着__是发否生产光生电光效电应效时应光电子的最大初动能照射光强度_决__定__着__单位时间内发射出来的电子数
2．爱因斯坦对光电效应的解释 (1)饱和光电流与光强关系光越强，包含的光子数越多，照射金属时产生的光电子越多，因而饱和光电流越大，所以，入射光频率一定时，饱和光电流与光强成正比． (2)存在截止频率和遏止电压
红外线灯照射锌板，可观察到验电器指针________(填“有
”或“无”)偏转．
答案 (1)减小 (2)无解析当用紫外线灯照射锌板时，锌板发生光电效应，锌板放出光电子而带上正电，此时与锌板连在一起的验电器也带上了正电，故指针发生了偏转．当带负电的小球与锌板接触后，中和了一部分正电荷，从而使验电器的指针偏角减小．使验电器指针回到零，用钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转，说明钠灯发出的黄光的频率小于锌的极限频率，而红外光比黄光的频率还要低，更不可能使锌板发生光电效应．能否发生光电效应与入射光的强弱无关．
三、光电效应方程的理解与应用
1．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

教科版高中物理选修3-5 第4章第2节光电效应与光的量子说(赛)1

• 1887 赫茲(H.Hertz)发现光电效应现象。
• 1899 J.J.汤姆森(J.J.Thomson,1856-1940)测量光电流的荷质比，肯定光电流和阴极射线都是高度运动的电子，1906年获诺贝尔奖。
• 1900 雷纳 (Lenard,1862-1947)发现改变光强对截止电压无影响，1905年获诺贝尔奖。
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子多，因而饱和电流大。
爱因斯坦光子说圆满解释了光电效应，但当时并未被物理学家们广泛承认，因为它完全违背了光的波动理论.
二.爱因斯坦的光量子概念光电效应方程
1.光子：爱因斯坦光子假说圆满解
三.光电效应在近代技术中的应用 1.光控继电器
可以用于自动控制，自动计数、自动报警、自动跟踪等。
放大器
K K1
K2 K4 K3
K5
2.光电倍增管
控制机构
A
可对微弱光线进行放大，可使光电流放大105~108 倍，灵敏度高，用在工程、天文、科研、军事等方面。
• 光电管
•光 I
A
K
电流计
电源
思考与讨论
• 1905 愛因斯坦(Einstein)提出光子理论和光电方程。直到密立根实验证实了光电方程，光子理论才开始被人们接受，1921年获诺贝尔奖。
• 1904~1916 密立根(Millikan,1868-1953, 美)历经十多年，终于证实爱因斯坦的光子说和光电方程，并测得普朗克常数，1923年获诺贝尔奖。
由于波动说没有数学基础以及牛顿的威望使得微粒说一直占上风
19世纪初证明了波动说的正确性

高中物理--量子概念的诞生-光电效应与光的量子说-课件教科选修

，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
面飞出来，锌板中缺少电子，于是带正电，选项A、D
正确.红光不能使锌板发生光电效应.
答案 AD
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二、光电效应的规律
问题设计
如图3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用铯做成.电源加在K和A之间的电压大小可以调整，正负极也可以对调.
一、光电效应产生的条件二、光电效应的规律三、动爱因斯坦光电效应方程
一、光电效应产生的条件
问题设计
实验：探究光电效应产生的条件如图1所示，取一块锌板，用砂纸将其一面擦一遍，去掉表面的氧化层，连接在验电器上.
图1
(1)用弧光灯照射锌板，看到的现象是______________.
答案验电器偏角张开.说明锌板带电了.弧光灯发出的紫外线照射到锌板上，在锌板表面发射出光电子，从而使锌板带上了正电.
(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
，即Ek＝hν－W>0，亦即hνW> 恰好是光电效应的截止频率.Leabharlann ，ν>＝ν0，而ν0＝
(3)Ekm－ν曲线.如图5所示是光电子最大初动能Ekm随入射光频率ν的变化曲线.这里，横轴上的截距是截止频率或极限频率；
答案根据动能定理eU＝Ekm，遏止电压不同说明光电子的最大初动能只与入射光频率有关，且随入射光频率的增大而增大.
要点提炼
1.光电效应的四条规律 (1)极限频率的存在：入射光的频率必须大于ν0，才能产生光电效应，与入射光强度及照射时间无关. (2)光电子的最大初动能随着入射光频率的增加而增加，而与入射光强度无关 .

教科版选修3-5(14)量子概念的诞生光电效应与光的量子说

（十四）量子概念的诞生光电效应与光的量子说1．[多选]对于带电微粒的辐射和吸收能量时的特点，以下说法正确的是( )A．以某一个最小能量值一份一份地辐射或吸收B．辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍C．吸收的能量可以是连续的D．辐射和吸收的能量是量子化的解析：选ABD 根据普朗克能量子假说，带电粒子的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，能量的辐射、吸收要一份份地进行，故A、B、D正确。

2．在演示光电效应的实验中，原来不带电的锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针就张开一个角度，如图所示，这时( )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，指针带负电解析：选B 弧光灯照射锌板，将产生光电效应，即锌板逸出电子，锌板因失掉电子而带正电，与之相连的验电器也带正电。

3．[多选](2017·全国卷Ⅲ)在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为U a和U b、光电子的最大初动能分别为E ka和E kb。

h为普朗克常量。

下列说法正确的是( )A．若νa>νb，则一定有U a<U bB．若νa>νb，则一定有E ka>E kbC．若U a<U b，则一定有E ka<E kbD．若νa>νb，则一定有hνa－E ka>hνb－E kb解析：选BC 设该金属的逸出功为W，根据爱因斯坦光电效应方程有E k＝hν－W，同种金属的W不变，则逸出光电子的最大初动能随ν的增大而增大，B项正确；又E k＝eU，则最大初动能与遏止电压成正比，C项正确；根据上述有eU＝hν－W，遏止电压U随ν增大而增大，A项错误；又有hν－E k＝W，W相同，则D项错误。

4．很多地方用红外线热像仪监测人的体温，只要被测者从仪器前走，便可知道他的体温是多少，关于其原理，下列说法正确的是( )A．人的体温会影响周围空气温度，仪器通过测量空气温度便可知道人的体温B．仪器发出的红外线遇人反射，反射情况与被测者的温度有关C．被测者会辐射红外线，辐射强度以及按波长的分布情况与温度有关，温度高时辐射强且较短波长的成分强D．被测者会辐射红外线，辐射强度以及按波长的分布情况与温度有关，温度高时辐射强且较长波长的成分强解析：选C 根据辐射规律可知，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加，随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，人的体温的高低，直接决定了辐射的红外线的频率和强度，通过监测被测者辐射的红外线的情况，就可知道这个人的体温，故C正确，A、B、D错误。

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__，