光电效应实验规律的理解
光电效应(含解析)
• • •光电效应1. 知识详解：知识点1光电效应和波粒二象性1.光电效应的实验规律(1)存在着饱和电流：对于一定颜色的光，入射光越强，单位时间发射的光电子数越多,饱和光电流越大.(2)存在着遏止电压和截止频率：光电子的能量只与入射光的频墜有关，而与入射光的强弱无关.当入射光的频率低丁•截止频率时不发生光电效应.使光电流减小到零的反向电圧叫遏止电压.(3)光电效应具有瞬时性：当频率超过截止频率时，无论入射光怎样微弱，儿乎在照到金属时立即产生光电流，时间不超过10 ®s.2.光子说爱因斯坦提出：空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量E=hv f其中力=6.63x10、4J・s.3.光电效应方程(1)表达式：hv=E k+W()或E严加一％(2)物理意义：金属中的电子吸收一个光子获得的能量是尿,，这些能量的一部分用來克服金属的逸出功瞅)，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能E k=^mv2.4.光的波粒二象性(1)波动性：光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有泌性.(2)粒子性：光电效应、康普顿效应说明光具有粒土性.(3)光既具有波动性,乂具有粒子性,称为光的波粒二象性.5.物质波(1)概率波光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率木的地方，暗条纹是光子到达概率尘的地方，因此光波又叫概率波.(2)物质波任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应，其波长2=眷，"为运动物体的动量，〃为普朗克常量.易错判断(1)光子说中的光子，指的是光电子.(x)(2)只要光足够强，照射时间足够长，就一定能发生光电效应.(X)(3)极限频率越大的金属材料逸出功越大.W)知识点2 a粒子散射实验与核式结构模型1.实验现象绝大多数a粒子穿过金箔后，基本上仍沿原來的方向前进，但少数a粒子发生了大角度偏转, 极少数a 粒子甚至被撞了回來.如图所示.a粒子散射实验的分析图2.原子的核式结构模型在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和儿乎全部质量都集中在核里,带负电的电子在核外空间绕核旋转.易错判断(1)原子核集中了原子全部的正电荷和质量.(x)(2)原子中绝大部分是空的，原子核很小.W)(3)核式结构学说是卢瑟福在a粒子散射实验的基础上提出的.W)知识点3氢原子光谱和玻尔理论1.光谱(1)光谱：用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的竝(频率)和强度分布的记录，即光谱.(2)光谱分类：①线状谱光谱是一条条的亮线.②连续谱光谱是连在一起的光带.(3)氢原子光谱的实验规律：巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式士=二*)(”=3,4,5,…)，R是里徳伯常量:，/?=1.10xl0'm *, ”为量子数.2.玻尔理论(1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中,在这些能量状态中原子是稳定的,电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量.(2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hv=E,n—En(h是普朗克常量，力=6.63x10 * J.S).(3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应.原子的定态是不连续他，因此电子的可能轨道也是不连续的.3. 氢原子的能级、能级公式(1) 氢原子的能级图能级图如图所示.(2) 氢原子的能级公式匕=右£心=1,2,3,…)，其中&为基态能量，其数值为 E\ = — 13.6_eV.(3) 氢原子的半径公式尸”=也(”=1,2,3, ...)»其中门为基态半径，乂称玻尔半 径,其数值为 ri=O.53xlO-,o m.易错判断(1) 在玻尔模型中，原子的状态是不连续的.W )(2) 发射光谱可能是连续光谱，也可能是线状谱.W)(3) 玻尔理论成功地解释了氢原子光谱，也成功地解释了氨原子光谱.(X )2. 题型分析：一、对光电效应的理解1. 与光电效应有关的五组概念对比(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：光电子是金属表而受到光照射时 发射出来的电子，其本质是电子.光子是因，光电子是果.(2) 光电子的动能与光电子的最大初动能：只有金属表而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：金属板飞岀的光电子到达阳极，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.(4) 入射光强度与光子能疑：入射光强度指单位时间照射到金属表而单位面积上的总能量.(5) 光的强度与饱和光电流：频率相同的光照射金属产生光电效应，入射光越强，饱和光电流越大，但不 是简单的正比关系.2. 两条对应关系：入射光强度大T 光子数目多-发射光电子多-光电流大：光子频率高T 光子能疑大-光电子的最大初动能大.A7c V例1.关于光电效应和康普顿效应的规律，下列说确的是()A.光电效应中，金属板向外发射的光电子又可以叫作光子B.康普顿效应说明光具有波动性C.对于同种金属而言，遏止电压与入射光的频率无关D.石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变长，这个现象称为康普顿效应D ［光电效应中，金属板向外发射的电子叫光电子，光子是光量子的简称，A错误；根据光电效应方程hv=Wo+eU c可知，对于同种金属而言（逸出功一样），入射光的频率越大，遏止电压也越大，即遏止电压与入射光的频率有关，C错误；在石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变长的现象称为康普顿效应，康普顿效应说明光具有粒子性，B错误，D正确.］例2.（多选）光电效应的实验结论是：对某种金属（）A.无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应B.无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应C.超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小D.超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大AD ［每种金属都有它的极限频率w,只有入射光子的频率大于极限频率vo时，才会发生光电效应，选项A正确，B错误；光电子的初动能与入射光的强度无关，随入射光频率的增加而增大，选项D正确，C错误.］二、爱因斯坦的光电效应方程及应用1.三个关系（1）爱因斯坦光电效应方程Ek=hv-Wo.（2）光电子的最大初动能5可以利用光电管用实验的方法测得，即E S其中0•是遏I匕电压. （3）光电效应方程中的附）为逸岀功，它与极限频率％的关系是Wo=hv c.2.考向1光电效应方程的应用例3.（多选）（2017-全国【II卷）在光电效应实验中，分别用频率为％、巾的单色光°、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为S和5、光电子的最大初动能分别为Ek“和Ekb.h 为普朗克常量.下列说确的是（）A.若Va>Vb,则一定有Ua<UbB.若v a>v b,则一定有Ekd>EkbC.若UEUb，则一定有EkdVEk”D.若VQVb，则一定有hVa — Eka>hvb — E灶［题眼点拨］①“照射同种金属”，说明两种情况下的逸出功相同；②用E k=hv-Wo分析Ek的大小，用qU=Ek分析遏止电压的大小.BC ［光电效应中遏止电压与最大初动能之间的关系为eU=Ek，根据光电效应方程可知Ek=hv— VV（）,若则Eka>Ek/” Ua>Ub，选项A错误，选项B正确；若Ua<U hf则肋，选项C正确；由光电效应方程可得W{}=hv-E k，则hv0-E ka=hv b-E kh,选项D错误.］例4.（多选）在探究光电效应现象时，某小组的同学分别用波长为人、爼的单色光照射某金属, 逸出的光电子最大速度之比为2 ：1,普朗克常量用力表示，光在真空中的速度用c表示.则（）A.光电子的最大初动能之比为2 : 1B.该金属的截止频率为芸C.该金属的截止频率为#AD.用波长为|久的单色光照射该金属时能发生光电效应BD ［由于两种单色光照射下，逸出的光电子的最大速度之比为2： 1,由E^rnv2可知，光电子的最大初动能之比为4 ： 1, A错误；又由加=*+5知，号=用+林硏，烷=W+如谄，乂6=202,解得吟磴，则该金属的截止频率为芸，B正确，C错误；光的波长小于或等于3久时才能发生光电效应，D正确.］考向2与光电效应有关的图象问题例5. (2018-模拟)如图中所示是研究光电效应的电路图.某同学利用该装置在不同实验条件下得到了三条光电流/与A、K两极之间的电压U AK的关系曲线(屮光、乙光、丙光)，如图乙所示.则下列说确的是()甲乙A.屮光照射光电管发出光电子的初动能一定小于丙光照射光电管发出光电子的初动能B.单位时间甲光照射光电管发出光电子比乙光的少C.用强度相同的屮、丙光照射该光电管，则单位时间逸出的光电子数相等D.对于不同种金属，若照射光频率不变，则逸出光电子的最大初动能与金属的逸出功为线性关系【自主思考】(1)在题图乙中，以|和以2的意义是什么？山此能否得出，甲、乙、丙三种光的频率关系？［捉示］&表示光电流为零时的反向电压，也就是遏止电压.此时似=5诚，乂因如诚=hv-w.由以上两式得Uc大的光的V大，所以甲、乙、丙三种光的频率关系为V«>vq. =卩乙(2)光强相同的两种色光，如何比较单位时间照射到单位面积上的光子数的多少？［捉示］频率大的光子能量大，在光强相同时，单位时间照射到单位面积上的光子数就少.D ［当光照射到K极时，如果入射光的频率足够大(大于K极金属的极限频率)，就会从K极发出光电子•当反向电压增加到某一值时，电流表A中电流就会变为零，此时如“说=eU Cf式中S表示光电子的最大初速度，e为电子的电荷量，S为遏止电压，根据爱因斯坦光电效应方程可知丙光的最大初动能较大，故丙光的频率较大，但丙光照射光电管发出光电子的初动能不一定比屮光照射光电管发出光电子的初动能大，所以A错误.对于屮、乙两束频率相同的光来说，入射光越强，单位时间发射的光电子数越多，所以B错误.对中、丙两束不同频率的光来说，光强相同是单位时间照射到光电管单位面积上的光子的总能量相等，山于丙光的光子频率较高，每个光子的能量较大，所以单位时间照射到光电管单位面积上的光子数就较少，所以单位时间发出的光电子数就较少，因此C错误.对于不同金属，若照射光频率不变，根据爱因斯坦光电效应方程Ek =hv~W,知Ek与金属的逸出功为线性关系，D正确.]例6.研究光电效应规律的实验装置如图所示，用频率为卩的光照射光电管阴极K时，有光电子产生.由于光电管K、A间加的是反向电压，光电子从阴极K发射后将向阳极A做减速运动.光电流汕1图中电流计G测出，反向电压U山电压表V测出.当电流讣的示数恰好为零时，电压表的示数称为反向截止电压队，在下列表示光电效应实验规律的图象中，错误的是（）0 V 錢止电压U与频率卩C的关系BU a u 光强/和频率〃一定时,光电流i 与反向电压U的关系C反向电压&和频率少一定时■光电流i与光强Z的关系光强/和频率"一定时,光电流i与产生光电子的时间r的关系DB [山光电效应规律可知，光电流的强度与光强成正比，光射到金属上时，光电子的发射是瞬时的，不需要时间积累，故A、D图象正确；从金属中发出的光电子，在反向电压作用下做减速运动，随着反向电压的增大，到达阳极的光电子数减少，故C图象正确；由光电效应方程可知：亦匸血+Ekm,而eUc = Ekm,所以有加=/m)+et/c,由此可知，B图象错误.］例7. (2017-抚州模拟)人们发现光电效应具有瞬时性和对各种金属都存在极限频率的规律.请问谁提岀了何种学说很好地解释了上述规律？已知锌的逸出功为3.34 eV,用某单色紫外线照射锌板时，逸出光电子的最大速度为106 nVs,求该紫外线的波长2•(电子质量Mc=9.11xl0f kg,普朗克常量A=6.63xlO_34J-s,l eV= 1.60x10_ 19 J)［解析］爱因斯坦提出的光子说很好地解释了光电效应现象.由爱因斯坦光电效应方程：E k=hv-W Q①光速、波长、频率之间关系：联立①②得紫外线的波长为._ he1 iWo+尹琳6.63xlO_34x3xlO8= 1 m3.34x1.6x10-19+^9.11x107x101202.009x10-7 m.［答案］爱因斯坦的光子说很好地解释了光电效应2. 009x10-7m例8.(多选)(2017-模拟)如图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能Ek与入射光频率V 的关系图象•山图象可知（）A. 该金属的逸出功等于EB. 该金属的逸出功等于加（）C. 入射光的频率为2比时，产生的光电子的最大初动能为EABC [山爱因斯坦的光电效应方程：E k =hv-W 09对应图线可得，该金属的逸出功Wo=E=Jiv^ A 、B 均正确；若入射光的频率为2vo,则产生的光电子的最大初动能Ek = 2hv 0-W 0=hv 0=E,故C 正确；入射光的频率为号时，该金属不发生光电效应，D 错误.]例9.某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为2.21 eV,用波长为2.5x10—7m 的紫外线照射阴极.已知真空中光速为3.0xl08m/s,元电荷为1.6xlO-,9C,普朗克常量为6.63x10 _34J s,求得钾的极限频率和该光电管发射的光电子的最大初动能应分别是（）A ・ 5.3X10M H 乙2.2J B. 5.3xlO 14 HzA4xlO",9J C. 3.3xlO 33H 乙2.2 J D. 3.3xlO 33 HzA4xlO _,9JB [III得Wp 2・21xl ・6xl0 一19 ~h = 6.63X10"34山光电效应方程加=Wo + Em 得D ・入射光的频率为号时，产生的光电子的最大初动能为号 极限频率vo= H Z =5.3X 10I4H ZE km =hv-W 0=hj-W 0三、对波粒一•象性的理解1. 对光的波动性和粒子性的进一步理解2 （1）大量光子易显示出波动性，而少量光子易显示出粒子性.⑵波长长（频率低）的光波动性强，而波长短（频率髙）的光粒子性强.（3） 光子说并未否泄波动说，E=hv =今中，v 和2就是波的概念. （4） 波和粒子在宏观世界是不能统一的，而在微观世界却是统一的.例10. （2018-模拟）关于波粒二象性，下列说法中正确的是（）6・63x 10竹妆3・0><1082.5x10—7~2.21xl.6xl0'19J=4.4X 10'19J]甲乙丙丁A.图甲中紫光照射到锌板上可以发生光电效应，则其他可见光照射到锌板上也一定可以发生光电效应B.图乙中入射光的强度越大，则在阴极板上产生的光电子的最大初动能越大C.图丙说明光子既有粒子性也有波动性D.戴维和汤姆利用图丁证明了电子具有波动性D [在可见光中，紫光的频率最大，故紫光光子的能量最大，紫光照射到锌板上可以发生光电效应，但其他可见光照射到锌板上不一定发生光电效应，A错误；入射光的强度只能改变单位时间逸出光电子的数量，但不能增大逸出光电子的最大初动能，B错误；光的散射揭示了光的粒子性，没有揭示光的波动性，C错误；衍射是波特有的现象，故电子束衍射实验证明了电子具有波动性，D正确.]例11. (2017-高考)2017年年初，我国研制的“光源”一极紫外自111电子激光装置，发出了波长在100 nm(l nm=10-9 m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲，“光源”因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用.一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但乂不会把分子打碎.据此判断，能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量/^G.GxlO-34 J s,真空光速c = 3xlO8 m/s)()A.10一21 JB. 10_,8JC. 10-15 JD. 10_,2JB [—个处于极紫外波段的光子所具有的能量加=»=6.6xlOK盍罗冋0-5, 选项B正确.]四、氢原子能级和能级跃迁1.两类能级跃迁(1)自发跃迁：高能级-低能级，释放能戢，发出光子.光子的频率、=¥=匚宀.(2)受激跃迁：低能级-高能级，吸收能量.①光照(吸收光子)：光子的能量必须恰等于能级差7/v=AE.②碰撞、加热等：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，EZE.③大于电离能的光子被吸收，将原子电离.2.电离电藹态与电离能电离态:n=8, E=0基态T电离态：E吸=0—(一13.6 eV)=13.6 eV电离能.n=2—电离态：E^=0-E2=3.4 eV如吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还携带动能.3.谱线条数的确左方法(1)一个氢原子跃迁发岀可能的光谱线条数最多为("一1).(2)—群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法.①用数学中的组合知识求解：艸二c‘二几5「1)・n 2②利用能级图求解：在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出，然后相加.例12.(多选)氢原子光谱在可见光部分只有四条谱线，它们分别是从〃为3、4、5、6的能级直接向/i = 2能级跃迁时产生的.四条谱线中，一条红色、一条蓝色、两条紫色，则下列说确的是（）A.红色光谱是氢原子从“ =3能级向” =2能级跃迁时产生的B.蓝色光谱是氢原子从” =6能级或n = 5能级直接向”=2能级跃迁时产生的C.若氢原子从” =6能级直接向n=l能级跃迁，则能够产生红外线D.若氢原子从n=6能级直接向n = 3能级跃迁时辐射的光子不能使某金属发生光电效应，则氢原子从〃能级直接向“ =2能级跃迁时辐射的光子将可能使该金属发生光电效应AD ［从〃为3、4、5、6的能级直接向n = 2能级跃迁时，从“ =3跃迁到”=2能级辐射的光子频率最小，波长最大，可知为红色光谱，A正确；蓝光光子频率大于红光光子频率，小于紫光光子频率，可知是从“=4跃迁到n=2能级辐射的光子，B错误；氢原子从畀=6能级直接向能级跃迁，辐射的光子频率大于从“ =6跃迁到“ =2能级时辐射的紫光光子频率，即产生紫外线，C错误；从” =6 跃迁到”=2能级辐射的光子频率大于从“ =6跃迁到〃能级辐射的光子频率，III氢原子从“ =6能级直接向〃=3能级跃迁时辐射的光子不能使某金属发生光电效应，但从〃=6跃迁到〃=2能级跃迁时辐射的光子可能使该金属发生光电效应，D正确.］例13.（2018.模拟）如图所示为氢原子能级图，氢原子中的电子从“=4能级跃迁到”=1能级可产生“光；从n = 3能级跃迁到“=1能级可产生方光，“光和b光的波长分别为儿和几，“、〃两光照射逸出功为4.5 eV的金属餌表面均可产生光电效应，遏止电压分别为/和3,,则D ［氢原子中的电子从n=4能级跃迁到n=1能级产生a光，d光的光子能量hv a=E a =E4-£1 = 12.75 eV,氢原子中的电子从n = 3能级跃迁到n=\能级产生A光，b光的光子能量血=Q,=5—Q = 12.09eV,"光的光子能量高，则"光的频率大，波长小，即几vU，A、C项错误；由光电效应方程E^hv-Wo和5=0以可知，频率越大，对应遏止电压0越大，即UQUb, B项错误；Ekb=Av/,-VV0=7.59 eV, D项正确.］［反思总结］（1）一个区另U一个氢原子和一群氢原子能级跃迁的可能性.（2）两点提醒①原子能级之间跃迁时吸收或放出的光子能量一定等于两能级之间的差值.②要使氢原子发生电离，原子吸收的能量可以是大于原子该能级值的任意值.例14：氢原子跃迁时，山n = 3的激发态跃迁到基态所释放的光子可以使某金属刚好发生光电效应，则下列说确的是（）A.氢原子由“ =3的激发态跃迁到基态时，电子的动能减少B.氢原子山〃=3的激发态跃迁到基态时，原子的能量增加C.增加由〃的激发态跃迁到基态的氢原子的数量，从该金属表面逸出的光电子的最大初动能不变D.氢原子由n = 2的激发态跃迁到基态所释放的光子照射该金属足够长时间，该金属也会发生光电效应C ［氢原子山激发态跃迁到基态时，释放光子，原子的能量减少，电子的动能增加，A、B错；增加跃迁氢原子的数量，不能改变释放出的光子的频率，从该金属表面逸出的光电子的最大初动能不变，C对；从〃的激发态跃迁到基态的氢原子，其释放的光子的频率较小，不能使该金属发生光电效应，D错.］3. 小练：考査点：光的波粒二象性1.（多选）下列说法中正确的是（）A.光的波粒二象性学说彻底推翻了麦克斯韦的光的电磁说B.在光的双缝干涉实验中，暗条纹的地方是光子永远不能到达的地方C.光的双缝干涉实验中，大量光子打在光屏上的落点是有规律的，暗纹处落下光子的槪率小D.单个光子具有粒子性，大疑光子具有波动性［答案］CD考査点：光电效应规律2.（多选）在光电效应实验中，用频率为v的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说确的是（）A.增大入射光的强度，光电流增大B.减小入射光的强度，光电效应现象消失C.改用频率小于v的光照射，一迄不发生光电效应D.改用频率大于v的光照射，光电子的最大初动能变大［答案］AD考査点：玻尔理论3.氢原子由“=1的状态激发到”=4的状态，在它回到的状态的过程中，有以下说法：①可能激发的能量不同的光子只有3种②可能发出6种不同频率的光子③可能发出的光子的最大能量为12.75 eV④可能发岀光子的最小能量为0.85 eV 其中正确的说法是（）A. ®（3）c. ®@［答案］D考查点：（X粒子散射实验B.②④D.②③4.（多选）在a粒子散射实验中，如果两个具有相同能量的a粒子以不同的角度散射出来，则散射角度大的这个a粒子（）A.更接近原子核B.更远离原子核C.受到一个以上的原子核作用D.受到原子核较大的冲量作用［答案］AD4.巩固提升:光子说光电效应现象1.2016年8月16 S01时40分，由我国研制的世界首颗疑子科学试验卫星“墨子号"在卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功发射升空.它的成功发射和在轨运行，不仅将有助于我国广域量子通信网络的构建, 服务于国家信息安全，它将开展对呈:子力学基本问题的空间尺度试验检验，加深人类对量子力学自身的理解，关于量子和量子化，下列说法错误的是（）A.玻尔在研究原子结构中引进了量子化的概念B.普朗克把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化“的传统观念C.光子的概念是爱因斯坦提岀的D.光电效应实验中的光电子，也就是光子D ［由玻尔理论可知，在研究原子结构时，引进了量子化的概念，故A正确：普朗克在1900年把能量子引入物理学，破除了“能疑连续变化“的传统观念，提出疑子化理论，故B正确：为解释光电效应现象，爱因斯坦提岀了光子说，引入了光子的槪念，故C正确；光电子就是在光电效应中产生的电子，本质是金属板的电子，故D错误.］2.用一朿紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属发生光电效应的措施是（）A.改用频率更小的紫外线照射B.改用X射线照射C.改用强度更大的原紫外线照射D.延长原紫外线的照射时间选B某种金属能否发生光电效应取决于入射光的频率，与入射光的强度和照射时间无关。
光电效应物理实验报告
光电效应实验目的：(1)了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解(2)测量普朗克常量h。
实验仪器：ZKY-GD-4 光电效应实验仪1 微电流放大器2 光电管工作电源3 光电管4 滤色片5 汞灯实验原理：原理图如右图所示：入射光照射到光电管阴极K上，产生的光电子在电场的作用下向阳极A迁移形成光电流。
改变外加电压V AK，测量出光电流I的大小，即可得出光电管得伏安特性曲线。
1）对于某一频率，光电效应I-V AK关系如图所示。
从图中可见，对于一定频率，有一电压V0，当V AK≤V0时，电流为0，这个电压V0叫做截止电压。
2)当V AK≥V0后，电流I迅速增大，然后趋于饱和，饱和光电流IM的大小与入射光的强度成正比。
3）对于不同频率的光来说，其截止频率的数值不同，如右图：4) 对于截止频率V0与频率ν的关系图如下所示。
V0与ν成正比关系。
当入射光的频率低于某极限值ν0时，不论发光强度如何大、照射时间如何长，都没有光电流产生。
5）光电流效应是瞬时效应。
即使光电流的发光强度非常微弱，只要频率大于ν0，在开始照射后立即就要光电子产生，所经过的时间之多为10-9s 的数量级。
实验内容及测量：1 将4mm 的光阑及365nm 的滤光片祖昂在光电管暗箱光输入口上，打开汞灯遮光盖。
从低到高调节电压（绝对值减小），观察电流值的变化，寻找电流为零时对应的V AK 值，以其绝对值作为该波长对应的V 0值，测量数据如下：频率和截止电压的变化关系如图所示：由图可知：直线的方程是:y= 所以: h/e=×10−14 ,h =1.6×10−19×0.4098×10−14=6.5568×10−34J ·s当y=0，即V 0=0V 时，ν=1.6988÷0.4098=4.1454×1014Hz ，即该金属的截止频率为4.1454×1014Hz。
光电效应的实验观察和解释
光电效应的实验观察和解释在物理学中，光电效应被认为是量子力学和相对论的重要证据之一。
通过实验观察和解释光电效应现象，我们可以更深入地理解光和电的互动关系，为理解微观粒子的行为提供重要线索。
实验观察光电效应的经典实验是汤姆逊的阴极射线管实验。
这个实验装置由一个真空玻璃管组成，内部包含带负电荷的阴极和带正电荷的阳极。
当通过这个装置加电压时，发生引发光电效应的过程。
通过观察阴极射线管的辐射和电子行为，我们可以得出光电效应的一些重要结论。
首先，当阳极电压为零时，阴极射线管发出的辐射不受到外部光的影响，即使在完全黑暗的环境中依然能够观察到辐射。
这表明光电效应与外部光的激发无关，而是由阴极射线管内部的电场引起的。
其次，当阳极电压逐渐增加时，我们观察到阳极上出现电流的现象。
这个电流是由从阴极释放出来的电子流组成。
通过测量电流的变化，我们可以确定光电效应和电压的关系，从而进一步解释光电效应的机制。
为了更深入地了解光电效应，我们可以使用更精密的实验装置来观察和测量。
例如，我们可以使用光电效应实验器进行实验。
这个实验器可以通过改变光的强度和频率、调节靶材的材料和厚度等来研究光电效应的相关参数。
通过这些实验，我们发现光电效应的一些重要规律。
首先，根据爱因斯坦的解释，光电效应实际上是光与电子的相互作用，而不是光的波动现象。
这就解释了为什么光电效应与外部光的频率有关。
根据实验观察结果，光电效应只在光的频率大于一定阈值时才会发生。
而且，光的频率越高，电子的动能越大，电子的击出速度也越快。
其次，光电效应还与光的强度相关。
随着光的强度增加，阴极射线管中的电流也会增加。
这是因为更多的光子照射到阴极上，会引发更多的电子发生光电效应。
另外，光电效应还受到材料的影响。
不同材料的光电效应特性有所不同。
例如，金属材料通常具有较高的电子逸出功，因此需要较大能量的光子才能引发光电效应。
而半导体材料的光电效应可以在可见光范围内实现，这使得光电效应在太阳能电池等技术中得以应用。
高中物理光电效应知识点总结
高中物理光电效应知识点总结高中物理光电效应知识点（一）知识点一：光电效应现象1.光电效应的实验规律(1)任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率才能发生光电效应，低于这个极限频率则不能发生光电效应.(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，其随入射光频率的增大而增大.(3)大于极限频率的光照射金属时，光电流强度(反映单位时间内发射出的光电子数的多少)与入射光强度成正比.(4)金属受到光照，光电子的发射一般不超过92.光子说爱因斯坦提出：空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比，即：ε=hν，其中h=6.63×1034 J·s.3.光电效应方程(1)表达式：hν=Ek+W0或Ek(2)hν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能Ekv2.知识点二： α粒子散射实验与核式结构模型1.卢瑟福的α粒子散射实验装置(如图13-2-1所示)2.实验现象绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少数α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子甚至被撞了回来.如图13-2-2所示.α粒子散射实验的分析图3.原子的核式结构模型在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转.知识点三：氢原子光谱和玻尔理论 1.光谱(1)(频率)和强度分布的记录，即光谱.(2)光谱分类有些光谱是一条条的亮线，这样的光谱叫做线状谱. 有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱. (3)氢原子光谱的实验规律.巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式R()(n=3,4,5，?)，R是里德伯常量，R=1.10×10 m，n为量子数.2.玻尔理论(1)电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量.(2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hνh是普朗克常量，h=6.63×1034 J·s)(3)是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的.点拨：易错提醒n?n-1?(1)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线数为N=C2=，一个氢原子跃迁发出可能n的光谱线数最多为(n-1).(2)由能级图可知，由于电子的轨道半径不同，氢原子的能级不连续，这种现象叫能量量子化.考点一：对光电效应的理解 1.光电效应的实质光子照射到金属表面，某个电子吸收光子的能量使其动能变大，当电子的动能增大到足以克服原子核的引力时，便飞出金属表面成为光电子.2.极限频率的实质光子的能量和频率有关，而金属中电子克服原子核引力需要的能量是一定的，光子的能量必须大于金属的逸出功才能发生光电效应.这个能量的最小值等于这种金属对应的逸出功，所以每种金属都有一定的极限频率..对光电效应瞬时性的理解光照射到金属上时，电子吸收光子的能量不需要积累，吸收的能量立即转化为电子的能量，因此电子对光子的吸收十分迅速.光电效应方程电子吸收光子能量后从金属表面逸出，其中只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能，根据能量守恒定律，Ek=hν-W0.如图13-2-4所示.5.用光电管研究光电效应(1)常见电路(2)两条线索①通过频率分析：光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大.②通过光的强度分析：入射光强度大→光子数目多→产生的光电子多→光电流大. (3)常见概念辨析? ?每秒钟逸出的光电子数——决定着光电流的强度光电子???光电子逸出后的最大初动能?1mv???强度——决定着每秒钟光源发射的光子数照射光??频率——决定着每个光子的能量ε=hν?规律总结：(1)光电子也是电子，光子的本质是光，注意两者的区别.接发出的光电子初动能才最大.考点二：氢原子能级和能级跃迁1.氢原子的能级图n?n-1?(1)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数为N=C2=. n(2)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n-1).高中物理光电效应知识点（二）知识点一：天然放射现象和衰变1.天然放射现象 (1)天然放射现象.元素自发地放出射线的现象，首先由贝可勒尔发现.天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构.(2)放射性和放射性元素.物质发射某种看不见的射线的性质叫放射性.具有放射性的元素叫放射性元素. (3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是γ射线. (4)放射性同位素的应用与防护. ①放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同.②应用：消除静电、工业探伤、作示踪原子等. ③防护：防止放射性对人体组织的伤害. 2.原子核的衰变(1)原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变. (2)分类α衰变：AZX→Z-2Y Aβ衰变：AZX→Z+1Y(3)因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关.点拨：易错提醒?1?半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，对个别或少数原子核，无半衰期可言.?2?原子核衰变时质量数守恒，核反应过程前、后质量发生变化?质量亏损?而释放出核能.知识点二：核反应和核能1.核反应在核物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程.在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒.2.核力核子间的作用力.核力是短程力，作用范围在1.5×1015 m之内，只在相邻的核子间发生作用.3.核能核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能.4.质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程E=mc2，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小Δm，这就是质量亏损.由质量亏损可求出释放的核能ΔE=Δmc【考点解析：重点突破】考点一：衰变和半衰期2.对半衰期的理解(1)根据半衰期的概念，可总结出公式11N余=N原t/τ，m余=m原()t/τ22式中N原、m原表示衰变前的放射性元素的原子核数和质量，N余、m余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子核数和质量，t表示衰变时间，τ表示半衰期.(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关. 考点二：核反应方程的书写规律总结能用等号连接.来写核反应方程.考点三：核能的产生和计算1.获得核能的途径(1)重核裂变：重核俘获一个中子后分裂成为两个中等质量的核的反应过程.重核裂变的同时放出几个中子，并释放出大量核能.为了使铀235裂变时发生链式反应，铀块的体积应大于它的临界体积.(2)轻核聚变：某些轻核结合成质量较大的核的反应过程，同时释放出大量的核能，要想使氘核和氚核合成氦核，必须达到几百万度以上的高温，因此聚变反应又叫热核反应.2.核能的计算方法(1)应用ΔE=Δmc2：先计算质量亏损Δm，注;(2)核反应遵守动量守恒和能量守恒定律，因此我们;规律总结;2根据ΔE=Δmc计算核能时，若Δm以千克为单位;(1)应用ΔE=Δmc2：先计算质量亏损Δm，注意Δm的单位1 u=1.66×1027 kg,1 u相当于931.5 MeV的能量，u是原子质量单位.(2)核反应遵守动量守恒和能量守恒定律，因此我们可以结合动量守恒和能量守恒定律来计算核能.规律总结2根据ΔE=Δmc计算核能时，若Δm以千克为单位，“c”代入3×1082若Δm以“u”为单位，则由1uc=931.5_MeV得ΔE=Δm×931.5_MeV.高中物理光的本质知识点一、波的干涉和衍射：1、干涉：两列频率相同的波相互叠加，在某些地方振动加强，某些地方振动减弱，这种现象叫波的干涉;(1)发生干涉的条件：两列波的频率相同;(2)波峰与波峰重叠、波谷与波谷重叠振动加强;波峰与波谷重叠振动减弱;(3)振动加强的区域的振动位移并不是一致最大;2、衍射：波绕过障碍物，传到障碍物后方的现象，叫波的衍射;(隔墙有耳) 能观察到明显衍射现象的条件是：障碍物或小孔的尺寸比波长小，或差不多;3、衍射和干涉是波的特性，只有某物资具有这两种性质时，才能说该物资是波;二、光的电磁说：1、光是电磁波：(1)光在真空中的传播速度是3.0×108m/s;(2)光的传播不需要介质;(3)光能发生衍射、干涉现象;2、电磁波谱：无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线;(1)从左向右，频率逐渐变大，波长逐渐减小;(2)从左到右，衍射现象逐渐减弱;(3)红外线：热效应强，可加热，一切物体都能发射红外线;(4)紫外线：有荧光效应、化学效应能，能辨比细小差别，消毒杀菌;3、光的衍射：特例：萡松亮斑;4、光的干涉：(1)双缝(双孔)干涉：波长越长、双孔距离越小、光屏间距离越大，相邻亮条纹间的距离越大;(2)薄膜干涉：特例：肥皂泡上的彩色条纹;检测工件的平整性，夏天油路上油滴成彩色。
光电效应第一定律实验结论
光电效应第一定律实验结论
光电效应第一定律是指光电流的强度与光的强度成正比，与光的频率无关。
实验结论是在光电效应实验中观察到的结果，根据光电效应第一定律的描述，可以得出以下结论：
1. 光电流与光强度成正比，实验结果表明，当光强度增加时，光电流的强度也随之增加，呈现出线性的关系。
这意味着光子的能量越大，光电子从金属表面释放的概率越高，从而导致光电流的增加。
2. 光电流与光的频率无关，根据光电效应第一定律，光电流的强度与光的频率无关，这意味着无论光的频率是高频率的紫外光还是低频率的红外光，只要光的强度足够，光电流的强度就会相应增加。
3. 存在光电截止频率，实验观察还表明，当光的频率低于一定数值时，即使光的强度很大，也无法观察到光电流。
这一现象被称为光电截止频率，它与金属的工作函数有关。
这进一步验证了光电效应第一定律中光的频率对光电流的影响较小的观点。
总之，光电效应第一定律的实验结论强调了光电流与光强度成正比，与光的频率无关的规律，并且揭示了光电截止频率的存在。
这些结论对于理解光电效应的基本原理以及光子与金属表面电子相互作用的规律具有重要意义。
光电效应及其实验规律
光电效应及其实验规律对于光电效应这一节，重点在于理解光电效应的含义及其实验装置和规律。
下面就这个实验的装置和实验规律加以剖析。
光电效应的含义：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。
研究光电效应的实验装置如图1所示，阴极K和阳极A封闭在真空管内，在两极之间加一可变电压，用以加速或阻挡释放出来的电子。
光通过小窗照到阴极K上，在光的作用下，电子从电极K逸出，并受电场加速而形成电流，这种电流称为光电流。
图1实验结果发现，光和光电流之间有一定的依存关系。
（1）在入射光的强度与频率不变的情况下，电流——电压的实验曲线如图2所示。
曲线表明，当加速电压U增加到一定值时，光电流达到饱和值，这是因为单位时间内从阴极K射出的光电子全部到达阳极A。
则饱和电流。
图2另一方面，当加速电压逐渐减小到零，并逐渐变负时（这时电场力对于光电子来说是阻力），光电流并不降为零，这就表明从电极K逸出的光电子具有初动能。
所以尽管有电场力阻碍它运动，仍有部分初动能比较大的光电子到达电极A。
但由于单位时间内到达阳极A的光电子数减少，所以光电流就随着减小。
随着反向电压越来越大，单位时间内到达阳极A的光电子数就越来越少，光电流也就越来越小。
但是当反向电压增大到等于时，就能阻止所有的光电子飞向电极A，光电流降为零，这个电压叫遏止电压。
它使具有最大初速度的光电子也不能到达电极A。
这样我们就能根据遏止电压来确定电子的最大初速度和最大初动能，即可得：，式中e为电子的电荷。
（2）在用相同频率不同强度的光去照射电极K时，得到电流—电压的曲线如图3所示。
它显示出对于不同强度的光，是相同的，这说明同一种频率，不同强度的光所产生的光电子的最大初动能是相同的。
但光电流强度不同，这是因为入射光的强度是由单位时间到达金属表面的光子数目决定的，而被击中的光电子（亦即吸收了光子能量的电子）数又与光子数目成正比，这样光的强度越大，被击出的光电子数就越多，则形成的光电流就越强。
导学案：4_2 光电效应(解析版)
第2节光电效应【知识梳理与方法突破】一、光电效应及其实验规律1.光电效应中的几组概念的理解两组对比概念说明光子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，光电子是果光电子的初动能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光子的能量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内照射到金属表面单位面积上的总能量，入射光的强度等于单位时间照射到金属表面单位面积上内光子能量与入射光子数的乘积光电流饱和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，光电流增大，但光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和电流，在一定的光照条件下，饱和电流与所加电压大小无关光的强度饱和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，饱和电流与入射光强度之间没有简单的正比关系2.光电效应的实验规律（1）发生光电效应时，入射光越强，饱和电流越大，即入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。
（2）光电子的最大初动能（或遏止电压）与入射光的强度无关，只与入射光的频率有关。
入射光的频率越高，光电子的最大初动能越大，但最大初动能与频率不成正比。
（3）每一种金属都有一个截止频率（或极限频率）νc，入射光的频率必须大于νc 才能发生光电效应。
频率低于νc的入射光，无论光的强度有多大，照射时间有多长，都不能发生光电效应。
不同金属的截止频率不同。
波粒二象性 有答案
波粒二象性考点1 光电效应规律的理解1．光子与光电子光子是指组成光本身的一个个不可分割的能量子，光子不带电；光电子是指金属表面受到光照射时发射出来的电子。
2．光电子的最大初动能与光电子的动能当光照射金属时，光子的能量全部被电子吸收，电子吸收光子的能量后可能向各个方向运动。
有的向金属内部运动，有的向金属表面运动，但因途径不同，运动途中消耗的能量也不同。
唯独在金属表面的电子，只要克服金属原子核的引力做功，就能从金属中逸出而具有最大初动能。
根据爱因斯坦光电效应方程可以算出光电子的最大初动能为E k＝hν－W0(W0为金属的逸出功)。
而其他经过不同的路径射出的光电子，其动能一定小于最大初动能。
3．光电流与饱和光电流在一定频率与强度的光照射下产生光电效应，光电流与电压之间的关系为：开始时，光电流随电压U的增大而增大，当U比较大时，光电流达到饱和值I m。
这时即使再增大U，在单位时间内也不可能有更多的光电子定向移动，光电流也就不会再增大，即饱和光电流是在一定频率与强度的光照射下的最大光电流。
在一定光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。
4．入射光强度和光子能量入射光强度是单位时间内照射到金属表面单位面积上总的能量，光子能量即每个光子的能量，光子总能量等于光子能量与入射光子数的乘积。
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。
1.[2017·黄冈中学模拟]如图所示为研究光电效应规律的实验电路，电源的两个电极分别与接线柱c、d连接。
用一定频率的单色光a照射光电管时，灵敏电流计G的指针会发生偏转，而用另一频率的单色光b照射该光电管时，灵敏电流计G的指针不偏转。
下列说法正确的是()A．a光的频率一定大于b光的频率B．电源正极可能与c接线柱连接C．用b光照射光电管时，一定没有发生光电效应D．若灵敏电流计的指针发生偏转，则电流方向一定是由e→G →f尝试解答选ABD。
(完整版)波粒二象性 有答案
波粒二象性考点1 光电效应规律的理解1．光子与光电子光子是指组成光本身的一个个不可分割的能量子，光子不带电；光电子是指金属表面受到光照射时发射出来的电子。
2．光电子的最大初动能与光电子的动能当光照射金属时，光子的能量全部被电子吸收，电子吸收光子的能量后可能向各个方向运动。
有的向金属内部运动，有的向金属表面运动，但因途径不同，运动途中消耗的能量也不同。
唯独在金属表面的电子，只要克服金属原子核的引力做功，就能从金属中逸出而具有最大初动能。
根据爱因斯坦光电效应方程可以算出光电子的最大初动能为E k＝hν－W0(W0为金属的逸出功)。
而其他经过不同的路径射出的光电子，其动能一定小于最大初动能。
3．光电流与饱和光电流在一定频率与强度的光照射下产生光电效应，光电流与电压之间的关系为：开始时，光电流随电压U的增大而增大，当U比较大时，光电流达到饱和值I m。
这时即使再增大U，在单位时间内也不可能有更多的光电子定向移动，光电流也就不会再增大，即饱和光电流是在一定频率与强度的光照射下的最大光电流。
在一定光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。
4．入射光强度和光子能量入射光强度是单位时间内照射到金属表面单位面积上总的能量，光子能量即每个光子的能量，光子总能量等于光子能量与入射光子数的乘积。
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。
1.[2017·黄冈中学模拟]如图所示为研究光电效应规律的实验电路，电源的两个电极分别与接线柱c、d连接。
用一定频率的单色光a照射光电管时，灵敏电流计G的指针会发生偏转，而用另一频率的单色光b照射该光电管时，灵敏电流计G的指针不偏转。
下列说法正确的是()A．a光的频率一定大于b光的频率B．电源正极可能与c接线柱连接C．用b光照射光电管时，一定没有发生光电效应D．若灵敏电流计的指针发生偏转，则电流方向一定是由e→G →f尝试解答选ABD。
大学物理12-2光电效应
就连量子物理创始人普朗克也认为太过分 了。他在1907年给爱因斯坦的信中写到： “我为基本量子（光量 子）所寻找的不是它在 真空中的意义，而是它 在吸收和发射地方的意 义，并且我认为真空中 过程已由麦克斯韦方程 作了精辟的描述”。直 到1913年他还对光子持 否定态度。
§2.光电效应光的波粒二象性 / 四、爱因斯坦方程
I Im2 I m1
光强大 光强小
I
大
小
U0 o
U
不变
§2.光电效应光的波粒二象性 / 一、实验规律
o
U
光强不变
② 截止频率0 ----红限 •当入射光频率 > 0 时，电子才能逸出金属表面；
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
•当入射光频率 < 0 时，无论光强多大也无电
子逸出金属表面。
| U0|
③ 当 > 0 时，
Cs K Cu
§2.光电效应光的波粒二象性 / 一、实验规律 金
1. 光电效应实验 光线经石英窗照
W 石英窗
在阴极上，便有电子 阳极 A 逸出----光电子。
K 阴极
光电子在电场作用下 形成光电流。
将换向开关反接，电 场反向，则光电子离 开阴极后将受反向电 场阻碍作用。
G V
§2.光电效应光的波粒二象性 / 一、实验规律
0
6.3 1.6 10 19 6.6 10 34
9.6 1014 Hz
§2.光电效应光的波粒二象性 / 四、爱因斯坦方程
例2：钾的截止频率0 =4.621014Hz，以波 长=435.8nm的光照射，求钾放出光电子
的初速度。
解：
Ek0 W
h
1 2
mV 2
h 0
光电效应实验 体会
光电效应实验体会光电效应是光学中的一项重要实验，通过对光电效应的研究可以深入了解光的本质以及光与物质相互作用的机制。
本文将从实验目的、实验原理、实验装置和实验步骤四个方面介绍光电效应实验，并分享我个人的体会和思考。
一、实验目的光电效应实验的主要目的是研究光的特性，特别是光与物质相互作用时的行为。
通过实验观察和测量光电效应现象，探究光的波粒二象性，验证光子概念，并了解光电效应的基本规律。
二、实验原理光电效应，简单来说，就是当光照射到某些金属表面时，会导致电子发射的现象。
光的能量以光子的形式传递，光子的能量由其频率决定。
当光子能量大于或等于金属的逸出功时，光子与金属碰撞后，金属中的电子会发生能级跃迁，从而从金属表面逸出。
这就是光电效应的基本原理。
三、实验装置光电效应实验一般需要以下装置：激光器、光电管、电路板、电压表、电流表、滤光片等。
激光器用于产生单色光，光电管是用于测量光电效应的装置，电路板用于连接光电管和测量仪器，电压表和电流表用于测量光电管的电压和电流，滤光片用于调节光的频率和强度。
四、实验步骤1. 准备实验装置：将激光器、光电管、电路板、电压表、电流表等装置按照实验要求连接好。
2. 调节滤光片：根据实验要求，选择合适的滤光片，调节光的频率和强度。
3. 测量电压和电流：将光电管连接到电路板上，将电压表和电流表连接好，记录下光电管的电压和电流数值。
4. 改变光强：调节激光器的功率或调节滤光片的强度，改变光的强度。
5. 记录实验数据：根据改变的光强，再次测量光电管的电压和电流数值，并记录下来。
6. 数据分析：根据实验数据，绘制出光电管电压和电流的关系曲线，进一步分析光电效应的规律。
个人体会：通过进行光电效应实验，我深刻体会到了光的波粒二象性，以及光与物质相互作用的机制。
实验中，我观察到光电管的电压和电流随光强的变化而变化，这验证了光的能量是以光子的形式传递的。
同时，通过实验数据的分析，我进一步了解了光电效应的规律，即光的频率和光电管的逸出功决定了光电效应的发生与否。
光电效应规律理解与分析
光电效应规律理解与分析【核心考点提示】1.光电效应现象在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子.2.实验规律(1)每种金属都有一个极限频率.(2)光子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大.(3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的.(4)光电流的强度与入射光的强度成正比.3.爱因斯坦光电效应方程(1)光子：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，这些能量子称为光子，频率为ν的光的能量子为hν.(2)爱因斯坦光电效应方程①表达式：hν＝E k＋W0或E k＝hν－W0.②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，剩下的表现为逸出后电子的初动能E k.【微专题训练】(2018·山东省潍坊市高三上学期期末试题)关于光电效应，下列说法正确的是(B) A．只要入射光的强度足够强，就可以使金属发生光电效应B．光子的能量大于金属的逸出功就可以使金属发生光电效应C．照射时间越长光电子的最大初动能越大D．光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比[解析]根据光电效应规律，只要入射光的频率足够大，就可以使金属发生光电效应，选项A错误；光子的能量大于金属的逸出功就可以使金属发生光电效应，选项B正确；光电子的最大初动能与照射时间无关，选项C错误；光电子的最大初动能随入射光子的频率增大而增大，并不是成正比，选项D错误；故选B。
(2018·湖南长沙高三上学期期末)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2.25eV。
用某一频率的光照射时，逸出光电子的最大初动能为1.50eV，电流表的示数为I.已知普朗克常数约为6.6×10－34J·s，下列说法正确的是(AD)A ．金属钾发生光电效应的极限频率约为5.5×1014HzB ．若入射光频率加倍，光电子的最大初动能变为3.00eVC ．若入射光频率加倍，电流表的示数变为2ID ．若入射光频率加倍，遏止电压的大小将变为5.25V[解析] 根据hνC ＝W 0得：金属钾发生光电效应的极限频率νC ＝2.25×1.6×10－196.6×10－34＝5.5×1014Hz ，故A 正确；由光电效应方程E k ＝hν﹣W 0可知，入射光频率加倍，光电子的最大初动能大于原来的两倍，即大于3.00eV ，故B 错误；入射光频率加倍后，光电流增大，但不是2倍的关系，故C 错误；频率加倍前，入射光的能量hν＝E k ＋W 0＝3.75eV ，频率加倍后，入射光能量为2hν＝7.5eV ，最大初动能为E k ′＝2hν－W 0＝5.25eV ，根据Ue ＝E k ′可知，遏止电压的大小为U ＝5.25V ，故D 正确。
光电效应的规律与应用分析
光电效应的规律与应用分析引言光电效应是物理学中的一个基本现象，它是指当金属或半导体表面受到光照射时，会发生电流的产生。
这一现象的发现对于理解光和电之间的相互关系具有重要的意义。
在本文中，我们将探讨光电效应的规律以及一些其在实际中的应用。
第一部分：光电效应的规律光电效应表明，当光子与金属表面相互作用时，光子的能量可以被金属表面上的电子吸收，从而克服金属表面的束缚力，使电子从金属中被解放出来。
从光电效应的观察中可以得出以下几个规律：1. 光电效应与光的频率关系根据实验结果，光电效应的电流强度与入射光的频率相关。
当光的频率增加时，光电效应的电流也会增加。
这表明光电效应与光子能量有关，而光子能量与光的频率成正比。
2. 光电效应与光的强度关系与光的频率不同，光电效应的电流强度与光的强度没有线性关系。
实验证明，当光的强度增加时，光电效应的电流强度虽然增大，但在一定范围内，电流强度会趋于饱和。
这说明光电效应与光子的数量有关。
第二部分：光电效应的应用光电效应在许多实际应用中发挥着重要的作用，以下是其中的几个例子：1. 光电池光电池是一种将光能转化为电能的装置。
它利用光电效应的原理，在光照射下产生电压和电流。
光电池广泛应用于太阳能发电、电子计量仪器和光电传感器等领域。
2. 光电检测器光电检测器利用光电效应检测物体的存在或性质。
例如，光电门常用于自动门的开关控制，它通过检测被遮挡的光线来判断门的开闭状态。
光电检测器还可用于逆光测距仪、红外线报警器和光电编码器等设备中。
3. 光电管光电管是一种利用光电效应将光信号转化为电信号的器件。
它通常由光敏阴极（具有光电发射功能）和阳极（用于收集电子）组成。
光电管广泛应用于放大、计数和测量等领域。
例如，在放射性测量仪器和光谱仪中经常使用光电管来检测放射性物质或测量光谱的强度。
结论光电效应是光和电之间相互作用的重要现象。
通过对光电效应的规律的研究，我们可以更好地理解光子与电子的相互关系。
光电效应
光电效应学习目标：(1)了解光电效应的实验规律，理解极限频率和逸出功的概念。
(2)知道光子的能量由频率决定，会用公式计算光子能量。
(3)理解光电效应方程，能用它分析光电效应规律。
重点与难点重点：(1)光电效应现象(2)光电效应规律(3)光子说难点：(1)光电效应规律(2)光子说及其对光电效应的解释(3)爱因斯坦光电效应方程。
知识讲解：一、光电效应现象在光(包括不可见光)的照射下从物体发射出电子的现象，叫做光电效应(photoelectric effect)，发射出的电子叫做光电子(photoelectron)。
二、光电效应实验规律用下图所示的装置研究光电效应，得到如下四条实验规律(1)、任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率才能发生光电效应，低于这个极限频率不能产生光电效应，不同金属的极限频率不同。
(2)、光电子的最大初动能与入射光强度无关，只随入射光的频率的增大而增大。
(3)、金属表面被光照射可在10－9s的时间内打出光电子，即光电效应几乎是瞬时发生的。
(4)、在单位时间里从K极发射出的光电子数跟入射光的强度成正比，即光电流的大小与入射光的强度成正比。
三、光子(1)、光电效应与光的电磁理论的矛盾矛盾之一：光的能量与频率有关，而不像波动理论中应由振幅决定。
按光的波动理论，不论光的频率如何，只要照射时间足够长或光的强度足够大就可以产生光电效应，但实验结果表明：产生光电效应的条件却是入射光频率大于某一极限频率，且光电子的最大初动能与入射光频率成线性关系，均与光强度无关。
根据能量的观点，电子要从物体中飞出，必须使之具有一定的能量，而这一能量只能来源于照射光，为什么实验表明发射电子的能量与照射光的光强度无关，而与光的频率有关？这个问题曾使物理界大为困惑，使经典的光的波动理论面临挑战。
矛盾之二：光电效应产生的时间极短。
电子吸收光的能量是瞬时完成的，而不像波动理论所预计的那样可能逐渐积累。
光电效应规律理解与分析
光电效应规律理解与分析光电效应是指光照射到金属表面后，金属中的电子被激发出来形成电流的现象。
这一现象在物理学上的研究中具有重要的意义，既可以用来解释电荷的特性，也可以应用于实践中的光电器件，如光电二极管和太阳电池等。
光电效应的规律主要有以下几个方面：1.光电效应严重违背经典物理学中的波动理论。
根据经典物理学，当光强增大时，光电子的动能应该随之增大，而实验证明，在光电效应中，光电子的动能与光强无关。
2.光电效应的光电子动能与光的频率有关，而与光强无关。
根据光电效应的实验结果，当光的频率低于一定临界频率时，光电子动能为零，无法发生。
3.光电效应中，光电子的动能只与光的频率有关。
根据实验结果，当光的频率超过一定临界频率时，光电子的动能与光的频率成正比，与光的强度无关。
这一规律被称为爱因斯坦光电效应方程。
4.光电效应中，光电子强度与光的强度成正比。
根据实验结果，光电流的强度与入射光的强度成正比。
这一规律被称为霍尔效应。
对于光电效应的规律，我们可以采用波动光学和量子光学的理论来解释。
首先，根据波动光学的理论，光可以被视为一种波的传播，而光电子则是被光波激发而出的电子。
然而，波动光学难以解释为什么当光频率低于一定临界频率时，就无法激发光电子的现象。
爱因斯坦提出的光电效应方程给出了光电子动能与光的频率的关系。
根据这个方程，光电子的动能等于光的能量减去电子的逸出功，而光的能量与光的频率成正比。
这表明，光电子的动能与光的频率有关，而与光的强度无关。
这一结论受到了量子光学的支持。
根据量子光学的理论，光是由量子粒子光子组成的，每个光子的能量与光的频率成正比。
当光照射到金属表面时，光子与金属内的电子相互作用，导致电子被激发出来。
由于光子的能量与光的频率成正比，因此光电子的动能也与光的频率成正比。
而与光的强度无关的规律可以解释为，光子与金属内的每个电子相互作用的概率是相同的，因此在相同时间内，受到光照射的电子数量是与光的强度成正比的，即光电流的强度与光的强度成正比。
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2．光电效应1．知道光电效应现象，了解光电效应的实验规律。
2．知道爱因斯坦的光子说及对光电效应的解释，会用光电效应方程解决一些简单问题。
3．了光的波粒二象性。
知识点 1 光电效应现象和实验规律1．光电效应定义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)截止频率：当入射光的频率__减小__到某一数值νc时，光电流消失，表面已经没有光电子了，νc称为截止频率。
(2)存在着__饱和__电流。
入射光强度一定，单位时间内阴极K发射的光电子数__一定__。
入射光越强，饱和电流__越大__，表明入射光越强，单位时间内发射的光电子数__越多__。
(3)遏止电压：施加反向电压，使光电流减小到0的__反向电压__U c称为遏止电压。
(4)光电效应具有瞬时性：当频率超过截止频率νc时，光电效应几乎是__瞬时__发生的。
4．逸出功使电子__脱离__某种金属所做功的__最小值__，叫作这种金属的逸出功，用W0表示，不同金属的逸出功__不同__。
知识点 2 爱因斯坦的光电效应理论1．光子说(1)内容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__hν__，这些能量子称为光子。
(2)光子能量公式为ε＝hν，其中ν指光的__频率__。
2．光电效应方程(1)对光电效应的说明在光电效应中，金属中的电子吸收__一个光子__获得的能量是__hν__，其中一部分用来克服金属的__逸出功W0__，另一部分为光电子的__初动能E k__。
(2)光电效应方程E k＝__hν－W0__。
3．对光电效应规律的解释(1)光电子的最大初动能与入射光__频率__有关，与光的__强弱__无关。
只有当hν__＞W0__时，才有光电子逸出。
(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。
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光电效应实验规律的理解
1．有一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使金属产生光电效应的措施是() A．改用频率更小的紫外线照射
B．改用X射线照射
C．改用强度更大的原紫外线照射
D．延长原紫外线的照射时间
答案B
2．(多选)已知某金属发生光电效应的截止频率为νc，则()
A．当用频率为2νc的单色光照射该金属时，一定能产生光电子
B．当用频率为2νc的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hνc
C．当照射光的频率ν大于νc时，若ν增大，则逸出功增大
D．当照射光的频率ν大于νc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
解析该金属的截止频率为νc，则可知逸出功W0＝hνc，逸出功由金属自身性质决定，与照射光的频率无关，因此C错误；由光电效应的实验规律可知A正确；由光电效应方程E k＝hν－W0，将W0＝hνc代入可知B正确，D错误．
3．用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果光的频率不变，而减弱光的强度，则()
A．逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能不变
B．逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能减小
C．逸出的光电子数不变，光电子的最大初动能减小
D．光的强度减弱到某一数值，就没有光电子逸出了
答案A
解析光的频率不变，表示光子能量不变，仍会有光电子从该金属表面逸出，逸出的光电子的最大初动能也不变；而减弱光的强度，逸出的光电子数就会减少，选项A正确．
4.(多选)如图1所示，电路中所有元件完好，但光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过，其原因可能是()
图1
A．入射光太弱
B．入射光波长太长
C．光照时间短
D．电源正、负极接反
答案BD
解析入射光波长太长，入射光的频率低于截止频率时，不能发生光电效应，故选项B正确；电路中电源反接，对光电管加了反向电压，若该电压超过了遏止电压，也没有光电流产生，故选项D正确．。