光电效应的规律及几个相关概念分析
光电效应的规律及明白得
光电效应的规律及明白得光电效应是《光的本性》的难点与重点,它的规律是从实验中总结出来的,规律本身十分抽象难懂,加上教材对此介绍颇略,学生在学习和练习中往往会产生一些错误的熟悉:“频率高,光子能量大,光就强,产生的光电流也强”、“光电子的动能大,电子运动快,光电流就强”、“不管光的频率如何,只要光的强度足够大或照射时刻足够长,电子就能够够取得足够的能量而产生光电效应”等等。
造成以上错误的全然缘故除对“入射光强度”、“光子的能量”、“光电子的最大初动能”、“光电流强度”等概念混淆不清外,更要紧的缘故是对光电效应产生的机制不甚明白得,为此本文就光电效应规律进行一些补充说明,以供参考。
一、模型成立爱因斯坦假设: 空间传播的光是不持续的,是一份一份的,每一份叫做一个光子,光子的能量跟光的频率成正比,光不仅在发射或吸收时,而且在传播时具有粒子性;当光射到金属表面时,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传递给—个电子;吸收—份光子能量的电子可向各个方向运动。
二、大体规律一、任何一种金属都有一个极限频率,入射光的频率必需大于那个极限频率,才能发生光电效应。
二、入射光照射到金属上时,光电子的发射几乎是瞬时的,一样不超过s。
3、当入射光的频率大于极限频率时,光电流的强度与入射光的强度成正比。
4、光电子的最大出动能与入射光的强度无关,只随着入射光的频率的增大而增大。
三、规律说明一、在金属表面的电子,离开金属原子查对它的束缚时而克服原子查对它的引力做功,那个功就叫做金属的逸出功,逸出功是金属内所有不同的电子离开原子核的引力所做功的最小值。
因此,吸收光子的电子至少要能克服金属原子核的引力做功才能从金属表面逃逸出来。
金属表面的某个电子吸收必然频率的光子能量后,若是吸收的光子能量不足以克服逸出功,那么该电子将吸收的光子能量当即释放出去,而不积存能量,从而不产生光电效应。
对不同的金属有不同的逸出功,这确实是什么缘故只有入射光的频率大于金属的极限频率时才能使金属产生光电效应的缘故。
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。
专题81 光电效应、玻尔理论(解析版)
2023届高三物理一轮复习重点热点难点专题特训专题81 光电效应、玻尔理论 特训目标特训内容 目标1 光电效应规律的理解和应用（1T—5T ）目标2 光电管加正向与反向电压情况分析（6T—10T ）目标3 光电效应三类图像（11T—15T ）目标4波尔理论和能级跃迁（16T—20T ） 一、光电效应规律的理解和应用1．很多商店装有光电池电子眼探测设备，当顾客到来时，门会自动打开。
这种设备的原理是：当光的强度变化时，传感器产生的电流发生改变。
这是光电效应的一种应用。
下列说法正确的是（ ）A ．光电效应说明光具有波动性B ．发生光电效应时，饱和光电流与入射光的强度无关C ．发生光电效应时，其他条件不变，入射光的频率越大，光电子的最大初动能越大D ．发生光电效应时，其他条件不变，入射光的频率越大，光电子形成的电流越大【答案】C【详解】A ．光电效应说明光具有粒子性，故A 项错误。
B ．入射光的强度越大，单位时间内光电子的数目越多，饱和光电流越大，故B 项错误。
CD ．根据光电效应方程E k ＝h ν－W 0可知，入射光的频率越大，光电子的最大初动能也越大，但单位时间内的光电子数量不变，因此形成光电流的大小不变，故C 项正确，D 项错误。
故选C 。
2．光伏发电是提供清洁能源的方式之一、光伏发电的原理是光电效应，设频率为2ν的入射光照射某金属A 时刚好发生光电效应，照射某金属B 时光电子的最大初动能为h ν。
已知普朗克常量为h ，电子电荷量大小为e ，下列说法正确的是（ ）A ．让金属A 发生光电效应的入射光的截止频率是金属B 的2倍B ．持续增大照射金属A 的入射光的强度，可以不断增大光电子的最大初动能C ．以频率为ν的入射光照射金属A ，当光强增加一倍，光电流的大小也增加一倍D ．若用频率为3ν的光分别照射A 、B 两种金属，光电子的最大初动能之比为2∶1【答案】A【详解】A ．根据题意，由光电效应方程可知，金属A 的截止频率为2ν，又有02B h h W νν=⋅- 可得0B W h ν=则金属B 的截止频率为ν，即让金属A 发生光电效应的入射光的截止频率是金属B 的2倍，故A 正确；B ．由光电效应方程可得，光电子的最大初动能km 0E h W ν=-可见，最大初动能与入射光的强度无关，故B 错误；C ．由于ν小于金属A 的极限频率2ν，则用频率为ν的入射光照射金属A ，无论光照强度如何，不会发生光电效应，不会有光电流产生，故C 错误；D ．由光电效应方程可知，用频率为3ν的光分别照射A 、B 两种金属，光电子的最大初动能之比为32132A B E h h E h h νννν⋅-⋅==⋅-故D 错误。
光电效应的关键物理思维和研究方法
光电效应的关键物理思维和研究方法
1. 波粒二象性思维：光电效应的研究中，需要将光看作是一种既有波动性又有粒子性的现象。
通过波粒二象性思维，可以理解光在光电效应中表现出的行为，如能量的量子化和光子的能量与频率之间的关系。
2. 能量守恒和动量守恒思维：研究光电效应时，需要运用能量守恒和动量守恒原理。
能量守恒指的是光的能量被完全转化为电子的动能，而动量守恒则要求光子的动量和电子的动量在光电效应中保持守恒。
3. 光电效应定律的应用：光电效应的研究中，需要运用爱因斯坦的光电效应定律，即光电流的强度正比于入射光的强度，与光的频率成正比，与金属的性质有关。
通过应用光电效应定律，可以进一步分析和解释光电效应的实验结果和规律。
4. 实验方法和数据分析：进行光电效应的研究需要实施实验并收集相关的数据。
研究人员应该注意实验条件的控制，例如光的强度、频率和金属材料的选择等。
通过收集数据，并运用相关的物理理论和模型，进行数据分析和比较，可以得出关于光电效应的结论和规律。
光电效应的规律及几个相关概念分析
光电效应的规律及几个相关概念分析光电效应是指当光照射在金属表面时，会引起金属中的自由电子被光能量激发出来的现象。
光电效应的规律是由爱因斯坦于1905年提出的，并且为后来的量子力学奠定了基础。
下面将对光电效应的规律以及几个相关概念进行分析。
1.光电效应的规律：（1）光电效应只有当光的频率大于等于金属的阈值频率时才会发生。
阈值频率是指能使光电效应发生的最低频率。
（2）光电效应引起的光电子释放是瞬时的，即电子在光照射之后立即被激发出来。
（3）光电效应释放的电子的能量与光的频率成正比，而与光的强度无关。
即光的强度增加只会增加光电子的数量，而不会增加其能量。
2.相关概念分析：（1）阈值频率：阈值频率是指能使光电效应发生的最低频率。
当光的频率大于等于阈值频率时，金属才会发生光电效应。
阈值频率与金属的性质有关，不同金属的阈值频率不同。
（2）逸出功：逸出功是指将电子从金属内部逼出所需的最小能量。
逸出功决定了金属对光电效应的敏感度，逸出功越大，金属对光电效应越不敏感。
（3）光电流：光电效应产生的电流被称为光电流。
光电流与光的强度和频率有关，但与光的波长无关。
光的强度增加可以增加光电子的数量，从而增加光电流的大小。
（4）光电子：光电效应释放的电子被称为光电子。
光电子的能量与光的频率成正比，而与光的强度无关。
（5）动能定理：光电效应中，光电子释放后具有的动能可以通过动能定理计算。
动能定理表示光电子的动能等于光子的能量减去逸出功。
光电效应是量子力学的早期重要实验现象，在理论和实际应用上都具有重要意义。
爱因斯坦通过光电效应的规律的解释，提出了光的粒子性，即光的微粒被称为光子。
这一概念为后来的量子力学的发展做出了贡献。
光电效应的研究也在实际应用中有着广泛的应用，例如太阳能电池和光电探测器等。
总而言之，光电效应是光与物质相互作用的重要现象之一、光电效应的规律和相关概念的分析有助于我们对光电效应的理解和应用。
光电效应解析光线照射物质产生的电子截止电压
光电效应的应 用不仅在科学 技术领域有重 要意义，也在 日常生活中有 着广泛的应用， 如太阳能电池、 光电鼠标等。
光源：能够发 射紫外线的光
源
光电转换器： 能够将光能转 换为电能的设
备
实验环境：暗 室或低光照环
境
实验材料：金 属、玻璃等不 同材料作为光 电效应的研究
对象
准备实验器材：包括光电管、光源、电源等 调整光源：确保光源的波长在光电管的响应范围内 连接电路：将光电管接入电源，并确保电路连接正确 开始实验：逐渐增加光源的亮度，观察光电管输出的变化
1887年赫兹在实验中首先发现光电效应 1905年爱因斯坦提出光量子理论解释光电效应 光电效应在真空中的研究发现 光电效应在各种物质中的研究情况
金属表面光电效应：光子将电子从金属表面激发出来，形成光电流 半导体表面光电效应：光子将电子从半导体表面激发出来，形成光电流 内部光电效应：光子将电子从半导体内部激发出来，形成光电流 反向光电效应：光子将电子从负极板激发出来，形成光电流
实例：光谱仪、质谱仪、 红外光谱仪等
高速摄影技术 利用光电效应， 将高速运动的 过程记录下来， 为科学研究、 安全防护等领 域提供重要依
据。
光电子成像技 术利用光电效 应，将光信号 转换为电信号， 进而形成图像， 广泛应用于医 疗、军事、安
保等领域。
光电效应的应 用还包括光电 传感器、光电 倍增管等，这 些器件在测量、 控制、通信等 领域发挥着重
光子与物质相互作用过程中，物质 的温度、压强等因素也会影响光电 效应的发生。
电子跃迁：光子能量转化为电子动能 能量转换：光子能量被吸收后转换为电子动能 跃迁条件：光子能量大于或等于能级差 光电效应：光子能量使电子从束缚态跃迁至自由态
4.2 光电效应 说课讲义人教版()选择性必修第三册
光电效应说课稿一、教材分析(1)本课地位光电效应选自2019年人教版物理教材选修三第四章原子结构和波粒二象性第2节。
此前，ε=Λv学生已经学习了电学电路基础和普朗克黑体辐射理论，知道了能量不连续1.一」，本课的学习，实际上是引导学生通过光电效应实验更好地验证光的粒子性和波动性，为进一步学习波粒二象性和原子结构奠定基础，也让学生进一步意识到经典力学和经典电磁理论适用范围的局限性，为建立量子力学概念作铺垫。
起到了承上启下的作用。
(2)课标解读内容要求3.4.1通过实验，了解光电效应现象。
知道爱因斯坦光电效应方程及其意义。
能根据实验结论说明光的波粒二象住。
教学提示*・物1次对fiκ>.*体5«、QrW束子与京子《rMa二默！!■内。
的竽习，遇一为促遗学变的闻酊=.*gm互修时虹.虹及含帽型.3ME■慎心累鼻的除ft・应调1观事生看mg七，u*±7∙t⅛t.*um体EHW忡.热力学号响•跑空红”•的店至G⅜.41才拿生U中光0κr¾i4Hwn~~∕κ,逆"通过?t*("∙清体，E学业要求生活中的一些现象，解决一些实际问题。
能用爱因斯坦光电效应方程说明光电效应现象，知道光的波粒二象性。
了解原子、原子核的结构和特点，能说明原子核的衰变、裂变、聚变和放射现象。
知道四种基本的根据课标要求可知本节内容一方面要让学生通过光电效应实验掌握光电效应实验规律，另一方面要让学生认识光及实物粒子的粒子性，能量量子化。
因此，1.本节内容应注重实验教学，让学生通过实验认识光电效应的特点，注重实验数据处理、结果分析，引导学生得到光电效应图像和截止频率饱和电流等物理概念。
2.引导学生理解光电效应实验规律，为学习下一课时爱因斯坦光电理论和光电效应方程做好铺垫，培养学生的科学推理能力。
(3)新旧教材对比旧教材将此内容放在选修3-5第十七章波粒二象性中，把光电效应内容融入在第二节光的粒子性里，并且旧教材学习脉络清晰，从量子化一粒子性一波动性一概率波一不确定关系，标题直接给出物理概念，直接了当帮助学生构建学习框架。
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。
光电效应现象
光电效应现象对光电效应的理解和分析是近年高考命题的热点，几乎每年都以大致相同的面目出现。
下面我们从概念的理解和实验现象分析这两个角度出发进行讲解，总结出一些小规律，让同学们迅速解决这类题目。
要记住解决问题的关键是掌握产生光电效应的条件！基本规律光电效应的基本规律：1） 存在极限频率：任意金属都有一个极限频率，当入射光的频率大于极限频率时则会产生光电效应。
2）光电子的最大初动能：光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大。
3）光电效应几乎瞬时发生：一般不超过10－9s 。
4）决定光电流强度的因素：当入射光频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比。
光电效应方程根据能量守恒定律，光电子的最大初动能跟入射光子的能量hv 和逸出功W 的关系为212m mv E hv W ==-——爱因斯坦光电效应方程。
经典例题例题1 (2001年上海高考试题)光电效应实验的装置如图1所示，则下面说法中正确的是 [ ]（A ）用紫外光照射锌板，验电器指针会发生偏转（B ）用红色光照射锌板，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：因为紫外光频率大于锌的极限频率，故A 正确；又红光频率小于锌的极限频率，B 错误；锌放出电子带正电，C 错误；验电器与锌板相连，D 正确。
所以应选答案AD 。
例题2 某金属在一束黄光照射下，恰好能有电子逸出（即用频率小于这种黄光的光线照射就不可能有电子逸出）。
在下述情况下，逸出电子的多少和电子的最大初动能会发生什么变化？1）增大光强而不改变光的频率；2）用一束强度更大的红光代替黄光；3）用强度相同的紫光代替黄光。
解析：“正好有电子逸出”，说明此种黄光的频率恰为该种金属的极限频率。
1）增大光强而不改变光的频率：此时单位时间内入射光子数增多而每个光子能量不变，根据爱因斯坦光电效应方程，逸出的光电子最大初动能不变。
（此时光电子数目会增多）2）用一束强度更大的红光代替黄光：因为红光光子的频率小于黄光频率，所以也小于该金属的极限频率，故无光电子逸出。
光电效应分析
光电效应分析光电效应是指当光照射到金属表面时，会引起金属内电子的发射现象。
这种现象在物理学上具有重要的意义，对于电磁波的性质以及量子理论的发展有着深远的影响。
本文将对光电效应进行详细的分析，探讨其原理、实验现象以及在实际应用中的意义。
一、光电效应的原理光电效应的基本原理是光子的能量与电子的能级之间的相互作用。
当光照射到金属表面时，光子的能量会被金属表面的电子吸收。
如果光子的能量大于电子的逸出功（即电子从金属中脱离所需的最小能量），那么电子将会被激发，并从金属表面跃出，形成自由电子。
二、光电效应的实验现象在实验中观察光电效应时，我们可以通过以下几个实验现象进行分析和研究：1. 光电流变化规律当光照强度发生变化时，光电流也会相应地发生变化。
经过实验观测可以得出结论：光强越大，光电流越大；光强越小，光电流越小。
这表明光电效应与光强之间存在着直接的联系。
2. 阳光下的照射与暗箱实验将金属板暴露在阳光下，可以观察到金属板上出现明亮的点状区域。
这些亮点是由于阳光照射到金属表面产生的光电子。
而在暗箱中，即使有光线照射，金属板上也不会出现这样的亮点。
这个实验现象表明，光电效应需要外界光源的照射才能触发。
3. 光电效应的频率阈值通过实验观测不同波长的光对光电效应的影响，可以发现只有当光的频率超过一定阈值时，光电效应才会发生。
这个阈值与材料的性质密切相关，不同金属的光电效应阈值也不同。
三、光电效应在实际应用中的意义光电效应在现代科学和技术领域中具有广泛的应用价值，下面列举几个典型的应用：1. 太阳能电池太阳能电池利用光电效应原理将射入电子转化为电能，用于为家庭和工业提供电力。
太阳能电池的可再生能源特性使其成为一种清洁、可持续的能源选择。
2. 光电管光电管是利用光电效应测量和控制光强的装置。
在光电管中，光照射到光电极上时，电子从光电极中脱离，经过放大电路后产生电流信号，可用于测量和控制光强的变化。
3. 光电倍增管光电倍增管是一种通过光电效应放大光信号的设备，常用于科学实验室中的高灵敏度光学测量，如荧光光谱分析、光的强度测量等。
大物实验报告光电效应
大物实验报告光电效应实验报告：光电效应一、实验目的1.了解光电效应的现象和基本原理。
2.学习使用光电效应实验设备并掌握相关的实验技术。
3.通过实验数据分析，理解光电效应中光电子的能量与光频率的关系。
4.学习使用作图软件处理实验数据。
二、实验原理光电效应是指光子通过照射金属表面，使金属表面的电子吸收光子能量并克服金属内部的电场力束缚，从而离开金属表面的现象。
这个过程可以用爱因斯坦的光电效应方程来描述：E = hν - Φ其中E是光电子的最大动能，h是普朗克常数，ν是光频率，Φ是金属的功函数。
三、实验设备和方法1.光电效应实验装置2.光源（如汞灯）及其光学系统3.电子计数器4.数据采集和处理系统四、实验步骤和数据记录1.开启光源并调整其波长至预设值。
2.将光电效应实验装置和电子计数器连接并开启。
3.调整光源与金属板的距离，保证有明显的光电效应产生。
4.使用电子计数器记录不同波长的光源照射下的光电流，并保存数据。
1.根据实验数据，可以计算出光电子的最大动能E。
根据爱因斯坦的光电效应方程，可以得出光电子的最大动能E与光频率ν的关系图。
2.通过分析光电流与波长的关系，可以得出金属的功函数Φ。
当光子能量大于或等于金属功函数时，才会有光电子产生。
因此，通过分析光电流与波长的关系，可以得出金属的功函数Φ。
3.通过分析实验数据，可以验证爱因斯坦光电效应方程的正确性。
将实验数据代入爱因斯坦光电效应方程中，可以得出一条直线，从而验证了爱因斯坦光电效应方程的正确性。
4.使用作图软件（如Microsoft Excel）将实验数据进行图形化处理，可以得出光电子最大动能E与光频率ν的关系图和光电流与波长的关系图。
这些图形可以帮助我们更好地理解和分析实验数据。
六、结论通过本次实验，我们观察到了光电效应的现象并验证了爱因斯坦光电效应方程的正确性。
我们还学会了使用光电效应实验设备并掌握了相关的实验技术，以及使用作图软件处理实验数据的方法。
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》 说课稿
《光电效应》说课稿尊敬的各位评委老师：大家好！今天我说课的题目是“光电效应”。
下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教学方法、教学过程以及教学反思这几个方面来展开我的说课。
一、教材分析“光电效应”是高中物理选修 3-5 中的重要内容，它揭示了光的粒子性，为量子力学的发展奠定了基础。
这部分知识不仅在物理学的发展史上具有重要意义，而且在现代科技中也有广泛的应用，如光电传感器、太阳能电池等。
在教材的编排上，先介绍了光电效应的实验现象，然后通过分析实验数据得出光电效应的规律，最后引入爱因斯坦的光子说解释光电效应，使学生逐步深入地理解光电效应的本质。
二、学情分析学生在之前的学习中已经掌握了光的波动性、能量守恒定律等相关知识，具备了一定的分析和解决问题的能力。
但是，光电效应涉及到微观领域的概念，对于学生来说比较抽象，理解起来可能会有一定的困难。
此外，学生在实验操作和数据处理方面的能力还有待提高，需要在教学过程中加强引导和训练。
三、教学目标1、知识与技能目标（1）了解光电效应的实验现象。
（2）理解光电效应的规律，如存在截止频率、光电流与光强的关系等。
（3）知道爱因斯坦的光子说，能用其解释光电效应。
2、过程与方法目标（1）通过观察实验现象，培养学生的观察能力和发现问题的能力。
（2）通过对实验数据的分析和处理，培养学生的逻辑思维能力和数据处理能力。
（3）通过对光电效应的理论解释，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
3、情感态度与价值观目标（1）让学生体验科学探究的过程，培养学生实事求是的科学态度和勇于创新的科学精神。
（2）使学生认识到科学理论的建立是一个不断发展和完善的过程，激发学生对科学的热爱和追求。
四、教学重难点1、教学重点（1）光电效应的实验现象和规律。
（2）爱因斯坦的光子说及其对光电效应的解释。
2、教学难点（1）理解光的粒子性。
（2）运用爱因斯坦的光子说解释光电效应。
五、教学方法为了突破教学重难点，实现教学目标，我将采用以下教学方法：1、实验探究法通过演示光电效应实验，让学生直观地观察实验现象，激发学生的学习兴趣和探究欲望。
光电效应的分析原理
光电效应的分析原理
光电效应是指当光子碰撞金属表面时，会使金属中的电子被激发并脱离金属表面，形成自由电子。
其分析原理可以通过经典电磁理论和量子力学两种方法来解释。
在经典电磁理论中，光被看作是电磁波，而金属中的电子则是受束缚的。
当光子碰撞金属表面时，会产生电场，使电子受到电场的作用力，从而脱离金属表面。
这种解释只能解释光电效应的一些基本特征，如光电子的动能与光的频率有关系，但无法解释为什么只有当光的频率高于某个阈值时才能发生光电效应。
在量子力学中，光被看作是由一些离散的能量粒子——光子组成的，而金属中的电子则是量子力学中的粒子。
当光子碰撞金属表面时，会与金属中的电子发生相互作用，从而使电子获得足够的能量，跃迁到金属中的连续能级上，并且有可能超过了金属的逸出功，从而脱离金属表面。
这种解释可以解释为什么只有当光的频率高于某个阈值时才能发生光电效应，而且还可以解释光电子的动能与光的频率有关系。
光电效应
练习 1.在演示光电效应的实验中，原来不带 电的一块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( )B 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
练习 2.一束黄光照射某金属表面时，不能产 生光电效应，则下列措施中可能使该金 属产生光电效应的是( ) D A.延长光照时间 B.增大光束的强度 C.换用红光照射 D.换用紫光照射
第二节 光电效应
光的干涉、衍射现象说明了光是电磁波， 光的偏振现象进一步说明光还是横波。19 世纪60年代，麦克斯韦又从理论上确定了 光的电磁波本质。然而，出人意料的是， 正当人们以为光的波动理论似乎非常完美 的时候，又发现了用波动说无法解释的新 现象---光电效应现象。对这一现象及其 他相关问题的研究，使得人们对光的又一 本质性认识得到了发展。
c (1 cos j )
五.康普顿效应解释中的疑难
1.经典电磁理论在解释康普顿效应时遇到的困难
①根据经典电磁波理论，当电磁波通过 物质时，物质中带电粒子将作受迫振动， 其频率等于入射光频率，所以它所发射 的散射光频率应等于入射光频率。 ②无法解释波长改变和散射角关系。
2.光子理论对康普顿效应的解释
一、光电效应现象
用弧光灯照射擦得 很亮的锌板，(注意 用导线与不带电的 验电器相连），使 验电器张角增大到 约为 30度时，再用 与丝绸磨擦过的玻 璃棒去靠近锌板， 则验电器的指针张 角会变大。
表明锌板在射线照射下失去电子而带正电
1.什么是光电效应
当光线照射在金属表面时，能使 金属中的电子从表面逸出的现象，称 为光电效应。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
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。
光电效应与入射光频率的相关性分析
光电效应与入射光频率的相关性分析近代物理学的一个重要突破是对光电效应的研究。
光电效应指的是当光照射到金属表面时，将产生电子的放出和电流的流动的现象。
近年来，科学家们对光电效应的研究取得了重大进展，并发现了与入射光频率之间的相关性。
本文将分析光电效应与入射光频率的相关性，并探讨其背后的物理原理。
首先，我们来了解一下光电效应的基本原理。
光电效应是由光的粒子性质引起的，也就是光量子（光子）和金属表面的相互作用。
当入射光子能量大于金属表面工作函数时，光子被金属表面吸收，并将其能量传递给金属内部的电子，使其产生动能。
当电子具有足够的能量时，它们足以克服金属表面的束缚力，从而被释放出来形成光电流。
这就是光电效应的基本原理。
光电效应的相关性特性之一就是与入射光的频率有关。
实验证明，光电流的强度与入射光频率呈线性关系。
也就是说，频率越高，光电流越强。
这可以用量子理论来解释。
根据量子理论，光的能量与其频率成正比。
因此，更高的入射光频率意味着更高的光子能量，从而可以提供更多的能量给金属内的电子。
这样，电子就能够更容易地克服金属表面的束缚力，从而形成更强的光电流。
另外，光电效应与入射光频率还存在一个阈值的关系。
实验证明，只有当入射光的频率超过一个临界值，才能产生光电效应。
这个临界频率被称为截止频率。
截止频率是由金属表面的工作函数决定的，与金属有关。
当光子的频率低于截止频率时，入射光的能量不足以使金属内部的电子获得足够的动能，因此无法产生光电效应。
只有当光子的频率大于截止频率时，入射光的能量才能满足金属内部电子获得足够动能的要求，从而产生光电效应。
进一步研究发现，光电效应的截止频率与金属的性质有关。
对于不同的金属而言，其截止频率是不同的。
金属的晶体结构、成分和材质等因素会影响金属表面电子的束缚力，从而影响截止频率。
这一发现揭示了光电效应与入射光频率之间深层次的微观关联，也为制备适合不同频率光的光电器件提供了重要指导。
总结起来，光电效应与入射光频率之间存在明显的相关性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
“光电效应”的规律及几个相关概念分析重庆市潼南塘坝中学 张大洪 402678从物理教材上的演示实验（图1示）可发现，当用波长较短的可见光或紫外光照射到某些金属表面上时,金属中的电子就会从光束中吸取能量并从金属表面逸出到空中去，我们将此现象称作“光电效应”现象。
“光电效应”现象从事实上揭示了光的粒子本性，爱因斯坦在此基础上提出了“光子说”；但本节中将涉及到以下几组相关概念的理解与分析却成了学习的难点，为此本文将对几组相关概念作出细致的研析以期对广大学生的学习起到事半功倍的作用。
“光电效应”定义：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。
金属板释放的电子称为光电子,光电子在电场作用下在回路中形成的电流称光电流。
“光电效应”的规律：①各种金属都存在极限频率()00γλ或极限波长，只有入射光的频率()00γγλλ≥≤或入射光波长 才能发生光电效应；②瞬时性：光电效应的产生几乎是瞬时的（光电子的产生不超过910s －）；③光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入光的频率增大而增大；④当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入光的强度成正比。
从上可以发现有以下几组相关概念： 1. “光子”与“光电子”：光子是指在空间传播的光束能量的最小单位，它是一份能量(即能量是不连续的)，光子不带电，是微观领域中一种只含有能量的粒子，且光子的运动质量为22h m c c φεν==、动量为h h p m c c φνλ===，光子的静止质量为0；而光电子是金属表面受到光照时发射出来的电子，因此其本质就是电子（带电191.610q C -=-⨯，静止质量319.110m kg -=⨯）．2．“光子的能量”与“入射光的强度”：光子的能量是一份一份的，频率为γ的光子的能量为hch εγλ==，故光子的能量只由其频率（或波长）大小决定；而入射光的强度P 将由“光的能流密度I ——单位时间内通过单位面积的某一频率的光子数N ”决定，且I N h γ=⋅，那么入射光的强度P I s N h s γ=⋅=⋅⋅（式中s 为被光束照射的金属表面的面积——即某一给定面积，且N s ⋅为单位时间内到达金属表面——“即单位时间内通过给定面积”的光子数），故入射光的强度必由单位时间到达金属表面——“即单位时间内通过给定面积”的某一频率的光子数目决定；根据爱因斯坦光子理论当金属中一个自由电子从入射光中吸收一个光子后,就获得能量hch εγλ==,如果hch εγλ==大于电子从金属表面逸出时所需的逸出功W ,这个电子就从金属中逸出。
3．“光电子的最大初动能”与“光电子的动能”：光照射到金属时，电子吸收一个光子的能量h ν后，就可能向各个方向运动，一部分消耗于克服核的引力及其它原子阻碍做功，剩图1余部分转化为初动能．只有从金属表面逸出的电子克服阻力做功最小，故其具有的初动能最大，其值为 E km =h ν - W(式中W 为金属的逸出功)，而不从金属表面直接逸出的光电子，其逸出金属后的动能E k <E km ． 最大初动能的测定方法：实验电路如图2甲当图中电流表G 读数为零时，伏特表V 中的读数就是图乙中的U 。
设光电子的最大初动能为212mv ，若光电子置于图2匀强电场中，则光电子作匀减速直线运动。
在电子运动的位移上，设电势差为0U ，电子电量为e ，当2012mv U e =,电场对光电子做负功，光电子的动能将变为零,所以0U e 就代表光电子的 最大初动能；根据爱因斯坦光电方程212m Km mv h WE h W γγ=-=-或可得到光电子从金属表面逸出时的最大初动能与入射光的频率γ成线性关系，当入射光的频率0γγ<时不管照射光的强度多大金属也不会产生光电效应。
4．“光电流”与“饱和光电流”： 1）正向电压与反向电压：在图2甲电路中让单色光照射高电势K 板时，光电效应所逸出的电子将被K 、A 间的电场阻碍而向A 极作减速运动，将此时加于K 、A 间的电压称作反向电压；在图3示电路中让单色光照射低电势K 板时，光电效应所逸出的电子将被K 、A 间的电场加速而向A 极运动，将此时加于K 、A 间的电压称作正向电压； 2）“光电流”：无论K 、A 间加上正向电压或反向电压时，K 板在光照下产生光电效应发出的光电子均可能运动到达A 板而在电路中形成电流，即G 表均有示数，故将此电流称作光电流；在K 板金属及入射光的频率、强度均保持不变时，电路中的光电流强度的大小（G 表示数）将随反向电压绝对值的增大而减小，也将随正向电压的增大而先增大后恒定；在K 板金属、入射光的频率及K 、A 间电压（含正向电压与反向电压）不变时，入射光强度越大，单位时间到达金属表面光子数越多，则从金属逸出的光电子也越多，因而到达A 极的光电子也越多，故电路中光电流强度也越大。
3）“饱和光电流”： 在K 板金属及入射光的频率、强度均保持不变时，K 板在光的照射下单位时间内逸出的光电子的数目是一定的，由于逸出金属后的不同光电子运动方向及具有的动能不同，部分光电子只有在电场力作用下才能到达阳极A ，正向电压U 较小时只有部分光电子能运动到阳极A 故此时电路中的光电流较小；随正向电压的增大将使而多的光电子能加速运动到A 极故光电流也随之增大，当正向电压U 比较大使得从K 板逸出的所有光电子已经全部能加速运动到A 极时，电路中的光电流即达到了最大值，这时即使再增大正向电压U ，在单位时间内也不可能有更多的光电子定向移动A 极，电路中的光电流也就不会再增加而保持恒定不变，将电路中此时的电流称作饱和光电流I m ，故饱和光电流是一定频率与强度的光照射下的最大光电流。
在K 板金属、入射光的频率及K 、A 间正向电压不变时，入射光强度越大，单位时间到达金属表面光子数越多，则从金属逸出的光电子也越多，因而到达A 极的光电子也越多；由于金属中的一个电子同时吸收两个及以上光子的几率是极小的，故从金属逸出的光电子数目必与一定频率入射光中的光子数相同，因而电路中的饱和光电流强度必与入射光的强度成正比，且由电流强度的定义可得饱和光电流的大小为m q entI en t t===（其U +-m e 、乙甲图2图3中n 为每秒发出的光电子个数）。
5．金属的极限频率、极限波长、逸出功金属的逸出功W ：金属中的电子能从该金属逸出所需要的最低能量称该金属的逸出功，某种金属的逸出功是恒定不变的，不同金属的逸出功不同； 金属的极限频率（或极限波长）：使金属能产生光电效应的入射光最小频率（或最大波长），也即是与此金属的逸出功相应的频率（或波长），其值为0W h γ=（或0hc Wλ=），对某一金属其极限频率（或极限波长）是一定的。
6、遏止电压a U ：如果使上图甲中K 、A 间的反向电压足够大，使从金属板K 表面释放出的具有最大初动能的电子恰好不能到达阳极A 时，电路中的光电流便降为零，此时在K 、A 间所加的反向电压叫遏止电压a U ，其大小满足212m a m eU υ=；又由爱因斯坦光电方程212m mv h W γ=-可见遏止电压a U 与入射光的频率成线性关系而与入射光的强度无关。
例1、图3示为光电效应实验电路图.在某一定强度、一定频率的单色光照射下，调节电位器可得到不同电流I ——电压U 关系；若改变照射光频率ν可得到光电子最大初动能0k E 与照射光频率的关系； 已知截止电压U c ＝- 0.38V ，当用波长为5×10-7m 的光照射时试求：(1)光电子的最大初动能；(2)阴极材料的逸出功；(3)阴极材料的极限频率.【解析】（1）根据遏止电压a U 定义与计算212m a m eU υ=可得光电子的最大初动能为2000.38 6.0810k c E e U eV J -=-⋅==⨯（2）由212m mv h W γ=-及入射光子的能量为193.9810 2.49hch J eV εγλ-===⨯=因而阴极材料的逸出功为21 2.112m W h mv eV γ=-= (3)由极限频率定义140 5.110WHz hγ==⨯ 例2、用某种单色光照射某种金属表面并发生光电效应，现将该单色光的光强减弱则：A ．光电子的最大初动能不变B ．光电子的最大初动能减少C ．单位时间内产生的光电子数减少D ．可能不发生光电效应【解析】选A 、C ．该单色光照射某种金属表面时能发生光电效应，则根据爱因斯坦光电效应方程212m mv h W γ=-得入射光频率不变时光电子的最大初动能不变；若该单色光的光强减弱，则表明单位时间内射到金属表面上的光子数减少，产生的光电子数也必减少．例3、在距离功率P=1W 的点光源3m 远处放有一钾薄片，钾薄片中的电子可以在半径100.510r m -=⨯的圆面积范围内收集能光子量，已知钾的逸出功为 1.8w eV =；(1)按照经典电磁理论计算电子从被照射到逸出需要多长时间？(2)如果光源发出波长为589.3nm λ=的单色光，根据光子理论求单位时间打到钾片单位面积上有多少光子.【解析】(1) 按照经典电磁理论,光源发出的光将向各个方向均匀的辐射，其照射到离光源3d m =处的球面单位面积的功率为24Pd π，故钾薄片上半径r 的圆面积内的光照功率是102222(0.510)2344(3)1710m r d m P P W W ππππ-⨯⨯-'==⨯=⨯；假定这些能量全部被电子所吸收,那么可以计算出光从开始照射到电子逸出表面所需的时间为：9231.81.6107104000JA P Wt s --⨯⨯'⨯==≈。
(2) 按照光子理论波长为589.3nm λ=的每一个光子的能量为34819196.6310310589.310 3.410 2.1hc J s m sm h J eV λεν----⨯⋅⨯⨯⋅⨯====⨯≈，每单位时间打在距光源3m 的钾片单位面积上的能量为22221621.044(3)0.8810() 5.510()W P d m I J m s eV m s ππ--===⨯⋅=⨯⋅，因而单位时间打到钾片单位面积上有多少光子16211625.5102.1 2.610()eV m s I eVN m s ε---⨯⋅⋅===⨯⋅例4、如图所示阴极K 由极限波长0λ=0.66m μ的金属制成，若闭合电键用波长λ=0.50m μ的绿光照射阴极K ，将滑动片C 缓慢向b 移动中发现电流表示数最终为0.64A μ并不变，求：(1)每秒阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极时的最大初动能．(2)如果将照射阴极绿光的光强（入射光的强度）增大为原来的2倍，每秒阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极时的最大初动能．【解析】(1)由图知当滑动片C 滑到滑片P 的右端时即对光电管加上了正向电压，且从题可得当阴极发射的光电子全部达到阳极时，光电流即达到饱和值0.64A μ，故由电流强度定义m q ent I en t t===则此时每秒发射的光电子个数为612190.6410 4.0101.610m I n e --⨯===⨯⨯个；根据光电效应方程知光电子的最大初动能：20009.910k ccE h W hhJ γλλ-=-=-=⨯(2)由于照射光的频率不变由212m mv h W γ=-得光电子的最大初动能不变仍为2009.910k E J -=⨯；只将光强加倍则每秒内发射的光电子数也加倍，故饱和光电流m q entI en t t===也增大为原来的2倍，因而每秒阴极发射的光电子个数也增大为原来的2倍即/1228.010n n ==⨯练习：【06江苏.6】研究光电效应规律的实验装置如图所示，以频率为ν的光照射光电管阴极K 时，有光电子产生。