4. 2 光电效应 课件高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第三册

（3）光子的能量
hν
光子的动量
(4)光子既有粒子的特征，又有波的特征；即光具有______二象性。
波粒
（5）大量光子波动性明显，个别或少量光子粒子性明显。
（6）光在传播过程中往往显示波动性，
在与物质相互作用时往往显示粒子性。
（7）频率越低的光(波长越长)波动性越明显，频率越高的光粒子性越明显
1. (多选)对光的认识，下列说法正确的是(
) ABD
A.少量光子的行为易表现出粒子性，大量光子的行为易表现出波动性
B.光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的
C.光表现出波动性时，就不具有粒子性了；光表现出粒子性时，就不具
有波动性了
D.光的波粒二象性可以理解为在某些场合下光的波动性表现明显，在某
些场合下，光的粒子性表现明显
光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线。下列说法
正确的是(
)
A.a、b、c三种光的频率各不相同
B.b、c两种光的光强可能相同
C.若b光为绿光，a光可能是紫光
D.图甲中的滑动变阻器的滑片向右滑动，
电流表的读数可能增大
D
4.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2所示。则
③电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能
量的时间，光电流瞬时发生的。
斜率为？
(4)对于同种颜色（ν相同）的光，光较强时，包含
的光子数目较多(一个光子打出一个光电子)，照射
金属时产生的光电子也多，因而饱和光电流较大。
怎么证明它是正确的呢？
密立根以实验数据的方式
证明了光电效应方程的正确性
1. 用波长为300 nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为
用紫外线灯照射锌板时，验电器的指针张开一个角度，如图所示，下
列说法正确的是(
)
A.验电器的指针带正电
B.若仅增大紫外线的频率，则锌板逸出功增大
C.若仅增大紫外线灯照射的强度，则单位时间内产生的光电子数减少
D.若仅减小紫外线灯照射的强度，则可能不发生光电效应
A
3. 如图所示，甲图为演示光电效应的实验装置；乙图为a、b、c三种
如何解释光电效应?
爱因斯坦从普朗克的能量子假说中得到了启
发，他提出：
1.光子
光本身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hν。这些能量子后
来被称为光子。
一个光子的能量：
还是我来解释吧！
指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量
入射光的强度I：
I=nhν 其大小由光的频率和单位时间的光子数量共同决定
位时间内到达A板的光电子数等于K板单位时间内产生的光电子数时，即使
增大U，I也不变,即达到最大值饱和电流
思考8:对于一定频率的入射光，饱和光电流的大小与光照强度有什么
关系呢？
4.光电效应中存在饱和电流
对于一定频率的入射光，光照强度越强，饱和光
电流越大，单位时间内逸出的光电子数目越多。
问题9：AK板加正向电压的目的是将光电子尽可能的“拉”到A极板，若
ℎ —— 光子的能量
W0 —— 金属的逸出功：使电子脱离某种金属所做功的最小值
Ek —— 光电子的最大初动能
光子说对光电效应的解释
①方程表明，光电子的最大初动能Ek与入射光的
频率有关，与光强无关。因此遏止电压与频率有
关，与光强无关。
②方程表明，只有当hν>W0时，才有光电子逸出，
,即:
横截距就是截止频率vc
)
A.该金属的逸出功等于E－hν0
BC
B.该金属的逸出功等于hν0
C.入射光的频率为2ν0时，逸出的光电子的最大初动能为hν0
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
五、康普顿效应和光子的动量
1.光的散射：光遇到介质中的微粒，传播方向发生改变的现象。
2.康普顿效应 :美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射约为5.5×1014 Hz
B.若入射光频率加倍，光电子的最大初动能变为3.00 eV
C.若入射光频率加倍，电流表的示数变为2I
D.若入射光频率加倍，遏止电压的大小将变为5.25 V
AD
可判断出(
)
B
A.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.乙光对应的截止频率小于丙光的截止频率
D.甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能
E.甲光的光照强度小于乙光的光照强度
5.(多选)如图是某金属在光的照射下逸出的光电子的最大初动能Ek与入射
光频率ν的关系图像，由图像可知(
将电源正负极对调，让AK板加反向电压，又会出现什么现象呢？
光电管
阳极
阴极
光电流
G
思考：遏制电压如何计算？
遏止电压与什么有关？
V
:使光电流刚好减小到0的反向电压Uc称为遏止电压
同一金属,遏止电压Uc与光照频率ν有关(v越
大，Uc越大),与光照强度无关
1. (多选)如图所示，电路中所有元件完好，但光照射到光
2.光电效应
知识回顾！
回顾1:用毛皮摩擦过的橡胶棒带什么电荷？ 橡胶棒带负电荷
回顾2:检验物体带电的仪器？ 验电器，带电荷越多，张角越大？
思考1:锌板带上负电后铝箔张开，用手接触一
演示实验
下后，看到什么现象？说明了什么？
思考2:锌板带上负电后铝箔张开，用
后看到什么现象？说明了什么？
是不是只要有光照
2.下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是(
)
A.光是波也是粒子
B.光子与电子不是同样的粒子
C.光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著
D.大量光子的行为往往显示出波动性
E.波粒二象性指光有时表现为波动性，有时表现为粒子性
F.光波频率越高，粒子性越明显
G.能量较大的光子其粒子性越显著
(金属不同,c 不同)
2.条件:
能让该金属发生光电效应的最小频率称截止频
率或者极限频率,不同金属对应的截止频率不同
3.瞬时性: 光电效应几乎是瞬时发生（10－9 s）
思考3:光电效应谁先发现的？
思考4:此种电路实验中，当光照射到K极板
时,电流表的示数不明显,说明电流大还是小？
光电管
阳极
阴极
光电流
电子获得足够多的能量就会形成光电子
b.频率一定时，光越强，光电流越大；
光越强，逸出的电子数越多，光电流也就越大
c.光电子的最大初动能与入射光频率有关； 光电子的最大初动能应该与入射光的强度有关
d.瞬时性。
如果光很弱，电子需几分钟到十几分钟的时间
才能获得逸出表面所需的能量，这个时间远远
大于10-9 s。
1.28×10－19 J。已知普朗克常量为6.63×10－34 J·s，真空中的光速为
3.00×108 m·s－1。能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为
A.1×1014 Hz
B.8×1014 Hz
B
15
15
C.2×10 Hz
D.8×10 Hz
2.在演示光电效应实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，
H.个别光子易表现出粒子性，大量光子易表现出显示波动性
3.(多选)利用如图所示的电路研究光电效应现象，其中电极K由金属钾制
成，其逸出功为2.25 eV。用某一频率的光照射时，逸出光电子的最大初
动能为1.50 eV，电流表的示数为I。已知普朗克常量约为6.6×10－34 J·s。
下列说法中正确的是(
G
V
单位时间到达A板的电子多还是少？
思考5:你有何方法增大单位时间到达A极板
的光电子数,从而增大光电流的数值,让实验
现象更明显？
思考6:该电路能否研究入射光条件一定
时，电流与UAK的关系吗？
AK两板间的电压大小无法改变
思考7：实验中,当UAK逐增大，光电流会一直增大吗？为什么？
原因:增大(正向)电压,单位时间内达到A板的光电子数增加,所以I增大。当单
移给电子，光子的动量变小；因此，有些光子散射后波长变长(频率变小)。
4.康普顿效应的意义 :引入光子具有动量,完善光的粒子说,肯定了光的粒子性
六、光的波粒二象性
光的波动性是光子本身的
一种属性，不是光子之间
(1)光的干涉和衍射现象说明光具有________；
波动性
相互作用产生的
康普顿效应
光电效应
（2）_________和_____________说明光具有粒子性。
射到金属表面，就会发
生光电效应？
实验表明:当入射光的频
率大于等于某一数值时才
能发生光电效应.否则无
论光照强度多大,都不会
产生光电效应
一.光电效应 (赫兹发现,汤姆孙等证实)
1.定义:
当光(包括不可见光)的照射金属表面时，能
使金属中的电子从表面逸出的现象。
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
电管上，灵敏电流计中没有电流通过。其原因可能是(
)
A.入射光太弱
BD
B.入射光波长太长
C.光照时间太短
D.电源正、负极接反
2. 利用光电管研究光电效应的实验电路如图所示，用频率为ν的可
见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则(
)
D
A.用紫外线照射，电流表不一定有电流通过
B.用红外线照射，电流表一定无电流通过
二、爱因斯坦解释光电效应现象
1、光量子概念
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hν。这些能量子后来被称为光子。
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 = hν -W0
C.用频率为ν的可见光照射阴极K，当滑动变阻器的滑动触头P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触头P向B
端滑动时，电流表示数可能不变
光的波动说解释光电效应现象遇到了困难!!!
光电效应的特征
光的波动理论
a.截止频率决定能否产生光电子；
不管光的频率如何，只要积累足够长的时间，
在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0
的成分，这个现象称为康普顿效应。
康普顿用光子的模型成功地解释了康普顿效应。
他基本思想是：光子不仅具有能量，而且具有动量，光子
与晶体中的电子碰撞时遵守能量守恒和动量守恒。
3.光子动量表达式:
对现象的解释：
在康普顿效应中，当入射的光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转