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

A.1.9 eV
B.0.6 eV
C.2.5 eV
D.3.1 eV
解析 由题意知光电子的最大初动能为
Ek＝eU＝0.6 eV 所以根据光电效应方程
Ek＝hν－W 可得W＝hν－Ek＝(2.5－0.6) eV＝1.9 eV. 答案 A
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课堂要点小结
黑体辐射的特性
能量子：普朗克假说ε＝hν
光现象 转化 电现象
(3)当产生光电效应时，光电流大小随入射光强度的增 大而 增大 .
(4)光电效应的发生几乎是 瞬时
的，一般1不0－超9 过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)入射光强度决定着单位时间内发射的光子数 ； (3)饱和光电流决定着单位时间内发射的光电子数 .
(3)撤去弧光灯，换用白炽灯发出的强光照射锌板，并 且照射较长时间，看到的现象是___________________ _______________________________________________.
答案 观察不到指针的偏转，说明可见光不能使锌板 发生光电效应.
要点提炼
1.光电效应的实质：光现象转化为转化为 电现象. 2.光电效应中的光包括不可见光和可见光. 3.金属都存在一个极限频率，只有入射光的频率大于该 金属的极限频率时光电效应才能发生.
一定有光电流 D.改用比绿光频率大的光照射光电管阴极K时，电路中
一定有光电流
解析 光电流与光强有关，光越强光电流越大，故B对 ；
最大初动能与光强无关，故A错； 当改用频率更大的光照射时，一定能发生光电效应现
象，因此有光电流，故C错，D对. 答案 D
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三、爱因斯坦光电效应方程
要点提炼
对光电效应方程hν＝ mv2＋W的理解 (1)光电效应方程实质上是能量守恒方程. 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 .
，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.
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2.如图7所示是光电效应中光电子的最大初
动能Ekm与入射光频率ν的关系图像.从图中 可知( BC )
A.Ekm与ν成正比
图7
B.入射光频率必须大于或等于极限频率ν0时，才能产生
光电效应
C.对同一种金属而言，Ekm仅与ν有关
D.Ekm与入射光强度成正比 解析 由E ＝hν－W知B、C正确，A、D错误.
能量量子化 光电效应 实质：电子 吸收光子 光电子
光的粒子性
实验规律
光子说：ε＝hν
hν＝ mv2＋W
爱因斯坦光电效应方程
解释光电效应
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自我检测区
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1.下列关于光子说对光电效应的解释正确的是( ) A.金属表面的一个电子只能吸收一个光子 B.电子吸收光子后一定能从金属表面逸出，成为光电子 C.金属表面的一个电子吸收若干个光子，积累了足够的
例2 如图4所示，电路中各元件完好，光照
射到阴极K.灵敏电流计没有示数，其可能原
因是( )
A.入射光强度太弱
图4
B.入射光的频率太小
C.光照时间短
D.电源正负极接反
解析 题图所示电路中形成电流需要具备两个条件： 一是阴极K在光照射下有光电子逸出，二是溢出的光电 子应该能在电路中定向移动到达阳极A.光电子的逸出取 决于入射光的频率ν，只有入射光的频率大于截止频率 ν0时才有光电子逸出，与入射光的强度和时间无关，A 、C错，B对；
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
4.1-4.2 量子概念的诞生 光电效 应与光的量子说
学习目标定位
1.了解黑体与黑体辐射，知道辐射强度与波长的关系 . 2.了解能量子的概念及提出的过程. 3.知道光电效应现象及其实验规律. 4.掌握爱因斯坦光电效应方程及其意义.
学习探究区
光电子能否达到阳极A，取决于光电子的初动能大小和 两极间所加电压的正负和大小共同决定，一旦电源接 反了且电压大于遏止电压，即使具有最大初动能的光 电子也不能达到阳极，即使发生了光电效应现象，电 路中也不会有光电流，D对，所以正确选项为B、D. 答案 BD
针对训练 当用绿光照射光电管阴极K时，可以发生光 电效应，则下列说法正确的是( ) A.增大绿光照射强度，光电子的最大初动能增大 B.增大绿光照射强度，电路中光电流增大 C.改用比绿光波长大的光照射光电管阴极K时，电路中
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金属表面的路径不同，途中损失的能量也不同，因而 脱离金属时的动能可能分布在零到最大初动能之间.所 以，光电子的动能或初动能是可能相等的. 答案 A CD B
(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.
，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 ；
纵轴上的截距是 逸出功的负值 ；斜率为
图5
普朗克常量 .
例3 如图6所示，当电键K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.合上电键，调节滑动变阻器，
发现当电压表读数小于0.6 V时，电流表读数
仍不为零.当电压表读数大于或等于0.6 V时， 图6 电流表读数为零.由此可知阴极材料的逸出功为( )
(2)若在弧光灯和金属板之间插入一块普通玻璃板，再 用弧光灯照射，看到的现象是_____________________ _______________________________________________.
答案 指针偏角明显减小.因为紫外线不能穿过玻璃板 而可见光和红外线却能，由此说明金属板产生光电效 应是光中紫外线照射的结果而不是可见光和红外线.
(3)在紫光照射下，加上反向电压，直至电流为0.改变光 强做两次，记录下各个遏止电压的值；改用蓝光和绿 光再各做一次，也记录下遏止电压的值.你发现什么规 律？ 答案 用紫光照射，不管光强如何，遏止电压相同； 由紫光换成蓝光→绿光，遏止电压减小.说明遏止电压 随入射光频率的减小而减小.
(4)遏止电压U与光电子的最大初动能Ekm什么关系？由 上述实验数据说明最大初动能与什么有关？
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 .
例1 如图2所示，用弧光灯照射锌板， 验电器指针张开一个角度，则下百度文库说 法中正确的是( ) A.用紫外线照射锌板，验电器指针会发生偏转 图2 B.用红光照射锌板，验电器指针会发生偏转 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
解析 将擦得很亮的锌板与验电器连接，用弧光灯照
射锌板(弧光灯发出紫外线)，验电器指针张开一个角度
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.
能量才能从金属表面逸出 D.无论光子能量大小如何，电子吸收光子并积累了能量
后，总能逸出成为光电子
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解析 根据光电效应规律可知：金属中的一个电子只 能吸收一份光子的能量，一个光子的能量也只能交给 一个电子.电子吸收一个光子的能量后，动能立即增大 ，不需要积累能量的过程，不存在一个电子吸收若干 光子的现象.且只有当入射光的能量不低于该金属电子 的逸出功时，才能发生光电效应，即入射光频率不低 于金属的极限频率时才能发生光电效应. 答案 A
图3
(1)加在光电管两极间电压为零时，用紫光照射阴极， 回路中有电流吗？改变入射光强度，光电流大小如何 变化？
答案 有.光越强，光电流越大.
(2)保持入射光的强度不变，更换滤色片以改变入射光 频率，使光由紫光→蓝光→绿光→红光，会看到什么 现象？这说明什么？ 答案 紫光、蓝光、绿光照射下有光电流，红光则没 有.说明入射光的频率低于某一极限频率时将不能产生 光电效应.
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3.用同一束单色光，在同一条件下先后照射锌片和银片
，都能产生光电效应，在这两个过程中，对于下列四
个量，一定相同的是______，可能相同的是______，一
定不同的是______.
A.光子的能量
B.光电子的逸出功
C.光电子的动能
D.光电子的初动能
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解析 光子的能量由光的频率决定，同一束单色光频 率相同，因而光子能量相同.逸出功等于电子脱离原子 核束缚需要做的最少的功，因此只由材料决定.锌片和 银片的光电效应中，光电子的逸出功一定不相同. 由Ek＝hν－W，照射光子能量hν相同，逸出功W不同， 则电子最大初动能也不同.由于光电子吸收光子后到达