光电效应 教学案

光电效应 教学案

1．光电效应现象。

光照使物体发射电子的现象叫光电效应现象；所发射的电子叫光电子；光电子定向移动所形成的电流叫光电流。

2. 光电效应现象的实验规律：

（1）对于任何一种金属，入射光的频率必须大于某一极限频率才能产生光电效应，低于这个极限频率，无论强度如何，无论照射时间多长，也不能产生光电效应； （2）在单位时间里从金属极板中发射出的光电子数跟入射光的强度成正比；

（3）发射出的光电子的最大初动能与入射光强度无关，只随入射光频率的增大而增大； （4）只要入射光的频率高于金属极板的极限频率，无论其强度如何，光电子的产生都几乎是瞬时的，不超过10—

9s. 3．光子说

光子说的主要内容为：沿空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子；光子的能量E 与光的频率ν成正比，比例系数即为普朗克常量

E =h ν h =6.63×10 – 34 J.s ——普朗克恒量

4. 爱因斯坦光电效应方程

W h mv m -=γ2

2

1 爱因斯坦光电效应方程的图象

爱因斯坦光电效应方程是能量守恒定律在光电效应现象中的表现形式 逸出功和极限频率的关系: 0γh W =

极限波长和极限频率的关系: 由f v λ= 得0

0γλc

=

5. 光的波粒二象性

光的干涉，衍射等现象充分表明光是波，而光电效应现象和康普顿效应又无可辩驳地证明了光是粒子。事实上，光具有波动和粒子二重特性。俗称光的波粒二象性。

光在传播时更多地表现为波动特性，在与物质微粒发生作用时更多地表现为粒子特征；波长越长的光波动性越显著，频率越高的光粒子性越显著；大量光子的整体行为表现为波动性，少量光子的个别行为表现为粒子性。

光是一种概率波，一切微观粒子都有波粒二象性 15．（4分）如图所示，用导线将验电器与洁净鋅板连接，触摸鋅板使验电器指示归零，用紫外线照射鋅板，验电器指针发生明显偏转，接着用毛皮摩擦过的橡胶棒接触鋅板，发现验电器指针张角减小，此现象说明鋅板带_________电（选填“正”或“负”）；若改用红外线重复以上实验，结果发现验电器指针根本不会偏转，说明金属鋅的极限频率_________红外线的频率（选填“大于”或“小于”）。

E k α

ν

-W ν0

答：正，大于，解析：毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，因锌板被紫外线照射后发生光电效应缺少电子而带正电，故验电器指针的负电荷与锌板正电荷中和一部分电荷后偏角变小，用红外线照射验电器指针偏角不变，说明锌板未发生光电效应，说明锌板的极限频率大于红外线的频率。 12－2．（1）（选修3－5 ）有关热辐射和光的本性，请完成下列填空题 黑体辐射的规律不能用经典电磁学理论来解释，1900年德国物理学家普朗克认为能量是由一份一份不可分割最小能量值组成，每一份称为_________.1905年爱因斯坦从此得到启发，提出了光子的观点，认为光子是组成光的最小能量单位，光子的能量表达式为_________，并成功解释了__________________现象中有关极限频率、最大初动能等规律，写出了著名的______________方程，并因此获得诺贝尔物理学奖。

答：能量子 νh 光电效应 光电效应方程（或W h E K -=ν）7．a 、

b 两种色光以相同的入射角从某种介质射向真空，光路如图所示，则以下

描述的是（ A ）． A ．a 光的频率大于b 光的频率

B ．a 光在真空中的波长大于b 光在真空中的波长

C ．a 光在介质中的传播速度大于b 光在介质中的传播速度

D ．如果a 光能使某种金属发生光电效应，b 光也一定能使该金属发生光电效应

13．(2) (3-5模块)（3分）如图所示是使用光电管的原理图。当频率为ν的可见光照射到阴极K 上时，电流表中有电流通过。如果将变阻器的滑动端P 由A 向B 滑动，通过电流表的电流强度将会___▲__(填“增加”、“减小”或“不变”)。当电流表电流刚减小到零时，电压表的读数为U ，则光电子的最大初动能

为____▲__(已知电子电量为e )。如果不改变入射光的频率，而增加入射光的强度，则光电子的最大初动能将_____▲____(填“增加”、“减小”或“不

变”) 。

答：减小，eU ，不变

14．（1）（6分）供选修3-5考生作答）如图所示的实验电路，当用黄光照射光电管中的金属涂层时，毫安表的指针发生了偏转．若将电路中的滑动变阻器的滑片P 向右移动到某一位置时,毫安表的读数恰好减小到零,此时电压表读数为U ．

①若增加黄光照射的强度，则毫安表 （选填“有”

或“无”）示数．若改用蓝光照射光电管中的金属涂层，则毫安 表 （选填“有”或“无”）示数．

②若用几种都能使金属涂层发生光电效应的不同频率ν的光照射 光电管中的金属涂层，分别测出能使毫安表的读数恰好减小到零 时的不同电压值U ，通过U 和ν的几组对应数据，作出U —ν

图象．则利用电子的电荷量e 与U — ν图象的 就可求得普朗

克常量h （用纵轴表示U 、横轴表示ν）． 答：（共6分）无 （2分） 有 （2分） 直线的斜率 （2分） 12.C ⑴（选修模块3—5）下列实验中，深入地揭示了光的粒子性一面的有 ．

b

答： A B ；

解析： A 为康普顿散射，B 为光电效应，康普顿散射和光电效应都深入揭示了光的粒子性； C 为 粒子散射，不是光子，揭示了原子的核式结构模型。D 为光的折射，揭示了氢原子能级的不连续；

A ．X 射线被石墨散射后部分波长增大

B ．锌板被紫外线照射时有电子逸出 但被可见光照射时没有电子逸出

验电器 锌板 紫外线灯

C ．轰击金箔的α粒子中有少数运动方 向发生较大偏转

大角度

小角度

无偏转 α粒子源

α粒子流 可移动探测器

金箔

真空

D ．氢原子发射的光经三棱镜分光后 呈现线状光谱

充气玻璃管 狭缝

棱镜

光屏

电压