2018-2019学年高中物理粤教版选修3-5课件：第二章 第一节 光 电 效 应
2017-2018学年高中物理SWSJ粤教版选修3-5教学案：第二
第一节光 电 效 应(对应学生用书页码P21)1．光电效应是指物体在光的照射下发射出电子的现象，发射出的电子称为光电子。
2．光电管是利用光电效应制成的一种常见的光电器件，它可以把光信号转变成电信号。
光电管主要是由密封在玻璃壳内的阴极和阳极组成，阴极表面敷有束缚电子能力较弱的碱金在科学史上，布拉格父子是唯一一对子承父业、父子俩合作研究同一项目，而又共同获得诺贝尔奖的英国科学家。
据说一位记者向布拉格请教：我们每天看到的光到底是什么呢？它是一种粒子还是一种波呢？布拉格思考了一下说：“星期一、三、五它是波，星期二、四、六它是粒子，星期天物理学家休息。
”从他诙谐的回答可以看出：光既是波，也是粒子。
我们该如何正确的认识光的本性呢？本章我们就追踪先哲们认识微观粒子波粒二象性的足迹，探寻其中的奥妙。
属。
3．对于每一种金属，只有当入射光频率大于某一频率ν0时，才会产生光电流，我们称ν0为极限频率，其对应的波长称为极限波长。
4．在强度和频率一定的光照射下，回路中的光电流会随着反向电压的增加而减小。
并且当反向电压达到某一数值时，光电流将会减小到零，我们把这时的电压称为遏止电压，用符号U表示。
5．实验探究遏止电压与光照频率和强度的关系：(1)在蓝光的照射下，给光电效应的实验装置加上反向电压，逐渐增大电压，直至光电流为零，记录遏止电压的值。
改变入射光的强度，重复上述步骤。
发现遏止电压相同。
(2)维持光照强度不变，改变入射光的频率。
先采用蓝光作为入射光，记录遏止电压；再换绿光作为入射光，记录遏止电压。
发现绿光遏止电压较小。
探究结论：遏止电压与入射光的强度无关，与入射光的频率有关，入射光频率越大，遏止电压越大。
遏止电压与入射光的频率有关，说明光电子的最大初动能也与入射光的频率有关，与入射光的强度无关。
(对应学生用书页码P22)1.定义物体在光的照射下发射电子的现象称为光电效应，发射出来的电子称为光电子，光电子形成的电流称为光电流。
金版学案2018-2019学年物理(粤教版)选修3-5试题：第二章第一节光电效应
第二章波粒二象性第一节光电效应A级抓基础1．用单色光照射某种金属表面，有没有光电子逸出取决于入射光的()A．频率B．强度C．照射时间D．光子数目解析：发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，A正确，B、C、D错误．答案：A2．(多选)当用一束紫外线照射装在原不带电的验电器金属球上的锌板时，发生了光电效应，这时发生的现象是()A．验电器内的金属箔带正电B．有电子从锌板上飞出来C．有正离子从锌板上飞出来D．锌板吸收空气中的正离子解析：发生光电效应时有光电子逸出，锌板上将由于缺少电子而带正电，所以选项A、B正确，选项C、D错误．答案：AB3．(多选)已知黄光照射到某一金属表面上能够发生光电效应，下列说法中正确的是()A．只要光照射的时间足够长，换成其他金属也能发生光电效应B．逸出光电子的最大初动能跟入射光强度成正比C．若将黄光换成蓝光，也一定能发生光电效应D．若只将入射光的强度增强，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将增多解析：发生光电效应的条件是入射光的频率大于等于金属的极限频率，跟照射时间无关，故A错误；根据光电效应，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度没有必然联系，故B 错误；因为蓝光的频率大于黄光的频率，所以若将黄光换成蓝光，也一定能发生光电效应，故C正确；入射光频率一定时，强度会影响单位时间内逸出的光电子数目，强度增强，单位时间内逸出的光电子数目增多，故D正确．答案：CD4.(多选)如图所示，电路中所有元件完好，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()A．入射光太弱B．入射光波长太长C．光照时间太短D．电源正负极接反解析：光电管电路中形成电流的条件：一是阴极在光的照射下有光电子逸出，二是逸出的光电子应能在电路中定向移动到达阳极．其中有无光电子逸出决定于入射光的频率是否高于阴极材料的极限频率，与入射光的强弱、照射时间长短无关；光电子能否到达阳极，应由光电子的初动能大小和光电管两极间所加电压的正负和大小共同决定．一旦电源正负极接反，即使具有最大初动能的光电子也不能到达阳极，即使发生了光电效应，电路中也不能形成光电流．故该题的正确选项是B、D.答案：BDB级提能力5.一细束平行光，经玻璃三棱镜折射后分解成互相分离的三束光，分别照射到相同的金属板a、b、c上．如图所示，已知金属板b 上有光电子逸出，可知()A．板a一定有光电子逸出B．板a一定无光电子逸出C．板c一定有光电子逸出D．板c一定无光电子逸出解析：光经棱镜出射光线发生偏折，频率高的偏折角大，因此，照射金属c的光的频率比照射b的光的频率高，而照射a的光的频率比照射b的光的频率低．由此可知：a上不一定有光电子逸出，而c 上一定有光电子逸出，C正确．答案：C6．(多选)如图是光控继电器的示意图，K是光电管的阴极．下列说法正确的是()A．图中a端应是电源的正极B．只要有光照射K，衔铁就被电磁铁吸引C．只要照射K的光强度足够大，衔铁就被电磁铁吸引D．只有照射K的光频率足够大，衔铁才被电磁铁吸引解析：光电子从K极射出，然后在光电管中被加速，故a应为电源的正极，故A正确；只有照射K的光频率足够大，才能在K极发生光电效应，从而产生电流，经放大器放大后通过电磁铁，衔铁才被电磁铁吸引，故BC错误，D正确．答案：AD7．已知铯的极限频率为 4.545×1014Hz，钠的极限频率为6.000×1014Hz，银的极限频率为1.153×1015Hz，铂的极限频率为1.529×1015 Hz.当用波长为0.375 μm的光照射它们时，其中能够发生光电效应的金属是________．解析：可以求出入射光的频率，再将该频率的大小分别与上述各金属的极限频率进行比较，凡是入射光的频率比金属的极限频率高的，都可以发生光电效应．根据公式c＝λν，求出入射光的频率ν，ν＝cλ＝3×1080.375×10－6Hz≈8×1014Hz.因为铯和钠的极限频率比入射光的频率小，所以可以发生光电效应的金属是钠和铯．答案：钠和铯。
2017_2018学年高中物理第二章波粒二象性第一节光电效应教学案粤教版选修3_5
第一节光电效应对应学生用书页码P21 1．光电效应是指物体在光的照射下发射出电子的现象，发射出的电子称为光电子。
2．光电管是利用光电效应制成的一种常见的光电器件，它可以把光信号转变成电信号。
光电管主要是由密封在玻璃壳内的阴极和阳极组成，阴极表面敷有束缚电子能力较弱的碱金属。
3．对于每一种金属，只有当入射光频率大于某一频率ν0时，才会产生光电流，我们称ν0为极限频率，其对应的波长称为极限波长。
4．在强度和频率一定的光照射下，回路中的光电流会随着反向电压的增加而减小。
并且当反向电压达到某一数值时，光电流将会减小到零，我们把这时的电压称为遏止电压，用符号U表示。
5．实验探究遏止电压与光照频率和强度的关系：(1)在蓝光的照射下，给光电效应的实验装置加上反向电压，逐渐增大电压，直至光电流为零，记录遏止电压的值。
改变入射光的强度，重复上述步骤。
发现遏止电压相同。
(2)维持光照强度不变，改变入射光的频率。
先采用蓝光作为入射光，记录遏止电压；再换绿光作为入射光，记录遏止电压。
发现绿光遏止电压较小。
探究结论：遏止电压与入射光的强度无关，与入射光的频率有关，入射光频率越大，遏止电压越大。
遏止电压与入射光的频率有关，说明光电子的最大初动能也与入射光的频率有关，与入射光的强度无关。
对应学生用书页码P221.定义物体在光的照射下发射电子的现象称为光电效应，发射出来的电子称为光电子，光电子形成的电流称为光电流。
2．光电效应的实验探究(1)探究光电流的大小与入射光的强度及其频率的关系：①实验器材：白炽灯、滤光片、光电管、电流表、电压表、电源、电阻等。
原理示意图如图2－1－1所示。
②探究思路：只改变入射光的强度或频率，观察光电流的大小变化情况。
③实验结论：a ：能否产生光电效应与光的频率有关，与光的强度和照射时间的长短无关。
b ：产生光电效应时，电路中电流大小与光的强度有关，光的强度越大，电流越大。
c ：用不同频率的光去照射锌板，发现当频率低于某一值ν0的光，不论强度多大，都不能产生光电子，因此，ν0称为极限频率，对于不同的材料，极限频率不同。
粤教版高中物理选修3-5：康普顿效应及其解释_课件1
解析：因光子与电子碰撞过程动量守恒，所以碰撞之后光 子和电子的总动量的方向与光子碰前的方向一致，可见碰后光 子的方向可能沿1方向，不可能沿2或3方向；通过碰撞，光子将 一部分能量转移给电子，能量减少，由ε＝hν知，频率变小，再 根据c＝λν知，波长变长．
答案：1 变长
1．科学研究证明，光子有能量也有动量，当光子与电子碰 撞时，光子的一些能量转移给了电子．假设光子与电子碰撞前 的波长为λ，碰撞后的波长为λ′，则碰撞过程中( )
A．能量守恒，动量守恒，且λ＝λ′ B．能量不守恒，动量不守恒，且λ＝λ′ C．能量守恒，动量守恒，且λ<λ′ D．能量守恒，动量守恒，且λ>λ′
止的，碰后获得了一定的动量和能量，碰后光子的动量、能量
减少，散射光的波长变长．
康普顿效应再次证明了爱因斯坦光子假说的正确性．它不 仅证明了光子具有能量，同时还证明了光子具有动量．
如果按照经典电磁理论，入射波引起物质中电子的振动， 这种振动频率必然与入射波的频率相同，从而引起的散射波也 应该与入射波的频率相同，而散射前后的介质相同，所以散射 前后波长也就不变．因此康普顿效应说明了光具有粒子性．
人眼对绿光最为敏感．正常人的眼睛接收到波长 为530 nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射人瞳孔，眼睛 就能察觉．普朗克常量为6.63×10-34 J·s，光速为3.0×108 m/s， 试求人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率和一个绿光光子 的动量．
解析：每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，所以察觉到绿光 所接收到最小功率为
2019高中物理 第二章 波粒二象性 第一节 光电效应分层训练 粤教版选修3-5
1 第一节 光电效应 A级 抓基础 1．用单色光照射某种金属表面，有没有光电子逸出取决于入射光的( ) A．频率 B．强度 C．照射时间 D．光子数目 解析：发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，A正确，B、C、D错误． 答案：A 2．(多选)当用一束紫外线照射装在原不带电的验电器金属球上的锌板时，发生了光电效应，这时发生的现象是( ) A．验电器内的金属箔带正电 B．有电子从锌板上飞出来 C．有正离子从锌板上飞出来 D．锌板吸收空气中的正离子 解析：发生光电效应时有光电子逸出，锌板上将由于缺少电子而带正电，所以选项A、B正确，选项C、D错误． 答案：AB 3．(多选)已知黄光照射到某一金属表面上能够发生光电效应，下列说法中正确的是( ) A．只要光照射的时间足够长，换成其他金属也能发生光电效应 B．逸出光电子的最大初动能跟入射光强度成正比 C．若将黄光换成蓝光，也一定能发生光电效应 D．若只将入射光的强度增强，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将增多 解析：发生光电效应的条件是入射光的频率大于等于金属的极限频率，跟照射时间无关，故A错误；根据光电效应，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度没有必然联系，故B错误；因为蓝光的频率大于黄光的频率，所以若将黄光换成蓝光，也一定能发生光电效应，故C正确；入射光频率一定时，强度会影响单位时间内逸出的光电子数目，强度增强，单位时间内逸出的光电子数目增多，故D正确． 答案：CD 4.(多选)如图所示，电路中所有元件完好，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( ) 2
A．入射光太弱 B．入射光波长太长 C．光照时间太短 D．电源正负极接反 解析：光电管电路中形成电流的条件：一是阴极在光的照射下有光电子逸出，二是逸出的光电子应能在电路中定向移动到达阳极．其中有无光电子逸出决定于入射光的频率是否高于阴极材料的极限频率，与入射光的强弱、照射时间长短无关；光电子能否到达阳极，应由光电子的初动能大小和光电管两极间所加电压的正负和大小共同决定．一旦电源正负极接反，即使具有最大初动能的光电子也不能到达阳极，即使发生了光电效应，电路中也不能形成光电流．故该题的正确选项是B、D. 答案：BD B级 提能力 5.一细束平行光，经玻璃三棱镜折射后分解成互相分离的三束光，分别照射到相同的金属板a、b、c上．如图所示，已知金属板b上有光电子逸出，可知( )
2018-2019物理新同步套餐粤教版选修3-5练习：第2章 第1节 光电效应 第2节 光子 学业分层测评5
学业分层测评(五)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能E k，下列说法正确的是()【导学号：55272045】A．对于同种金属，E k与照射光的强度有关B．对于同种金属，E k与照射光的波长成反比C．对于同种金属，E k与照射光的时间成正比D．对于同种金属，E k与照射光的频率成线性关系【解析】E k＝hν－W＝h cλ－W，同种金属逸出功相同，最大初动能与照射光强度无关，与照射光的波长有关但不是反比例函数关系，故A、B、C项错误，D项正确．【答案】 D2. (多选)如图2-1-3所示是某金属在光的照射下，光电子最大初动能E k与入射光频率ν的关系图象，由图象可知()图2-1-3A．该金属的逸出功等于EB．该金属的逸出功等于hν0C．入射光的频率为ν0时，产生的光电子的最大初动能为ED．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为2E【解析】题中图象反映了光电子的最大初动能E k与入射光频率ν的关系，根据爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0，知当入射光的频率恰为金属的截止频率ν0时，光电子的最大初动能E k＝0，此时有hν0＝W0，即该金属的逸出功等于hν0，根据图线的物理意义，有W0＝E，故选项A、B正确，而选项C、D错误．【答案】AB3．实验得到金属钙的光电子的最大初动能E km与入射光频率ν的关系如图2-1-4所示．下表中列出了几种金属的截止频率和逸出功，参照下表可以确定的是()【导学号：55272046】图2-1-4A.km斜率大B．如用金属钠做实验得到的E km-ν图线也是一条直线，其斜率比图中直线的斜率大C．如用金属钠做实验得到的E km-ν图线也是一条直线，设其延长线与纵轴交点的坐标为(0，－E k2)，则E k2>E k1D．如用金属钨做实验，当入射光的频率ν<ν1时，不可能有光电子逸出【解析】由光电效应方程E km＝hν－W可知E km-ν图线是直线，且斜率相同，A、B错误；由表中列出的截止频率和逸出功数据可知，C错误，当入射光的频率小于金属钨的截止频率时，不发生光电效应，不可能有光电子逸出，D正确．【答案】 D4．对光电效应的理解不正确的是()A．在光电效应中，一个电子只能吸收一个光子B．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应C．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大D ．由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应，入射光的最低频率也不同【解析】 按照爱因斯坦的光子说，光子的能量由光的频率决定，与光强无关，入射光的频率越大，发生光电效应时产生的光电子的最大初动能越大；但要使电子离开金属，电子必须具有足够的动能，而电子增加的动能只能来源于照射光的光子能量，且一个电子只能吸收一个光子，不能同时吸收多个光子，所以光子的能量小于某一数值时便不能产生光电效应现象；电子从金属逸出时只有从金属表面向外逸出的电子克服原子核的引力所做的功最小．综上所述，选项A 、B 、D 正确．【答案】 C5．现在a 、b 、c 三束单色光，其波长关系为λa ∶λb ∶λc ＝1∶2∶3.当用a 光束照射某种金属板时能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为E k ，若改用b光束照射该金属板，飞出的光电子最大动能为13E k ，当改用c 光束照射该金属板时________(选填“能”或“不能”)发生光电效应，若能发生光电效应，飞出的光电子的最大初动能为________．【解析】 对a 、b 、c 三束光由光电效应方程可得hc λa －W ＝E k ，hc λb －W ＝13E k ，由以上两式可解得hc λa＝43E k ，W ＝13E k ， 当用c 光束照射该金属板时hc λc－W ＝E k c λc ＝3λa ，可解得hc λc＝49E k >W ， E k c ＝19E k .【答案】 能 19E k6．已知：功率为100 W 灯泡消耗的电能的5%转化为所发出的可见光的能量，光速c ＝3.0×108 m/s ，普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s ，假定所发出的可见光的波长都是560 nm ，计算灯泡每秒内发出的光子数．【解析】波长为λ的光子能量为E＝hc λ设灯泡每秒内发出的光子数为n，灯泡电功率为P，则n＝kP E式中，k＝5%是灯泡的发光效率得：光子数n＝kPλhc代入题给数据得n＝1.4×1019(个)．【答案】 1.4×1019个[能力提升]7．(多选)如图2-1-5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，而且另一频率的单色光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()【导学号：55272047】图2-1-5A．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【解析】用单色光a照射光电管时，灵敏电流计G的指针会发生偏转，而用单色光b照射时，电流计G的指针不偏转，说明单色光a的频率一定大于单色光b的频率，A对．单色光a照射时一定发生光电效应，单色光b照射时可能发生光电效应，但由于加反向电压，光电流为零，也可能没有发生光电效应，C 错误，B 对．若灵敏电流计的指针发生偏转，电流方向一定是与电子定向运动的方向相反，由e →G →f ，D 对．【答案】 ABD8．在光电效应实验中，小明同学用同一实验装置，如图2-1-6(a)所示，在甲、乙、丙三种光的照射下得到了三条电流表与电压表读数之间的关系曲线，如图(b)所示．则正确的是( )图2-1-6A ．乙光的频率大于甲光的频率B ．甲光的波长小于丙光的波长C ．丙光的光子能量小于甲光的光子能量D ．乙光对应的光电子最大初动能小于丙光的光电子最大初动能【解析】 由爱因斯坦光电效应方程E k ＝hν－W 0及遏止电压的含义可知，hν－W 0＝eU c ，结合题意与图象可以判断，W 0相同，U 1>U 2，则三种色光的频率为ν乙＝ν丙>ν甲，故丙光子能量大于甲光子能量，C 错误；同时判断乙光对应光电子的最大初动能等于丙光对应光电子的最大初动能，A 正确，D 错误；由ν＝c λ知，λ乙＝λ丙＜λ甲，B 错误．【答案】 A9．小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图2-1-7甲所示．已知普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s.【导学号：55272048】图2-1-7(1)图甲中电极A为光电管的________(选填“阴极”或“阳极”)．(2)实验中测得铷的遏止电压U c与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率νc＝________Hz，逸出功W＝________J.(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014 Hz，则产生的光电子的最大初动能E k＝________J.【解析】(1)光电管中光束直接照射的K极为光电管的阴极，所以电极A 为光电管的阳极．(2)由U c-ν图线可知，铷的截止频率νc＝5.15×1014 Hz，金属的逸出功W＝hνc ＝6.63×10－34×5.15×1014 J＝3.41×10－19J.(3)由光电效应方程E k＝hν－W可得产生的光电子的最大初动能E k＝6.63×10－34×7.00×1014 J－3.41×10－19 J＝1.23×10－19 J.【答案】(1)阳极(2)5.15×1014 3.41×10－19(3)1.23×10－1910．A、B两种光子的能量之比为2∶1，它们都能使某种金属发生光电效应，且所产生的光电子最大初动能分别为E k A、E k B.求该金属的逸出功．【解析】由光电效应方程可得E k A＝E A－WE k B＝E B－W又E A∶E B＝2∶1，可解得该金属的逸出功W＝E k A－2E k B.【答案】E k A－2E k B11．光电管是应用光电效应实现光信号与电信号之间相互转换的装置，其广泛应用于光功率测量、光信号记录、电影、电视和自动控制等诸多方面．如图2-1-8所示，C为光电管，B极由金属钠制成(钠的极限波长为5.0×10－7m)．现用波长为4.8×10－7 m的某单色光照射B极.【导学号：55272049】(1)电阻R上电流的方向是向左还是向右？(2)求出从B极发出的光电子的最大初动能．(3)若给予光电管足够大的正向电压时，电路中光电流为10 μA，则每秒射到光电管B极的光子数至少为多少个？图2-1-8【解析】(1)B极板上逸出光电子，相当于电源的正极，A为负极，故流过R的电流向左．(2)E km＝h cλ－hcλ0＝6.63×10－34×3×108×14.8×10－7－15.0×10－7J＝1.66×10－20 J.(3)每秒电路中流过的电子电荷量q＝It＝10×10－6×1 C＝1×10－5 Cn＝qe＝1×10－51.6×10－19个＝6.25×1013个．【答案】(1)向左(2)1.66×10－20 J (3)6.25×1013个。
高中物理第2章波粒二象性第1节光电效应课件粤教选修35粤教高二选修35物理课件
生光电效应
12/13/2021
第十页，共二十五页。
解析：由光电效应方程 Ek＝hν－W0 知：对于某种金属， 其逸出功是一个定值，当入射光频率一定时，光子的能量是一 定的，产生的光电子的最大初动能也是一定的，若提高入射光 的频率，则产生光电子的最大初动能也将增大，因此 A 选项正 确；要使某种金属发生光电效应，必须使入射光的频率大于其 极限频率 ν0，即 ν>ν0，λ<λ0＝Whc0时能发生光电效应，因而 D 选 项错误；同一频率的光照射到不同的金属时，因不同金属的逸 出功不同，逸出功越小，即电子越容易摆脱金属的束缚，电子 脱离金属表面时获得的最大初动能越大，因而 C 选项错误；
三、极限频率(pínlǜ)
在光电效应中，只有当入射光频率大于某一频率________
时，才会产生光电流．ν0称为极限频率，其对应的波长称为极ν0 限波
长，不同金属物质的极限频率一般________．
不同
12/13/2021
第五页，共二十五页。
四、遏止电压
在强度和频率一定的光照射下，回路中的光电流会随着反 向电压的增加而___减_小____，并且当反向电压达到某一数值时， 光电流将会减小到零，这时的电压称为遏止电压，用符号 U 表 示，光电子到达阳极要克服反向电场力做的功 W＝___e_U____.
2 可算得光电子的比荷：me ＝B82Ud2.
12/1答3/20案21 ：B82Ud2
第二十二页，共二十五页。
【题后反思】光学与力学、电磁学结合起来，涉及的知识面 较广，难度较大，因此在学习时应切合实际，把握知识的内在联 系，培养解题(jiě tí)能力．
12/13/2021
2017-2018学年高中物理粤教版选修3-5教师用书：第2章
第一节光电效应第二节光子[先填空]1．光电效应：金属在光的照射下发射电子的现象称为光电效应，发射出来的电子称为光电子．2．光电管：光电管是由密封在玻璃壳内的阴极和阳极组成．阴极表面涂有碱金属，容易在光的照射下发射电子．3．光电流：阴极发出的光电子被阳极收集，在回路中会形成电流，称为光电流．4．发生光电效应时，入射光的强度增大，则光电流随之增大．[再判断]1．光电子是光照射下发射出来的电子，因此光电子仍然是电子．(√)2．入射光的频率较高时，会发生光电效应现象，光电流随着光照强度的增强而增大．(√) 3．入射光的频率较低时，无论光照强度多大，都不会发生光电效应．(√)[后思考]你对光电效应中的“光”是怎样认识的？【提示】这里的光，可以是可见光，也可以是紫外线、X光等．1．在发生光电效应的条件下，光电流的大小或单位时间内逸出的光电子数目由光的强度决定．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．1．(多选)如图211所示，用弧光灯照射锌板，验电器指针张开一个角度，则下列说法中正确的是 ( )【导学号：55272042】图211A．用紫外线照射锌板，验电器指针会发生偏转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．锌板带的是正电荷【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，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，锌板带正电，选项A、D正确，C错误．红光不能使锌板发生光电效应，故B错误．【答案】AD2．当某种单色光照射到金属表面时，金属表面有光电子逸出，如果光的强度减弱，频率不变，则单位时间内逸出的光电子数________．【答案】减少1．光电效应中的光包括不可见光(如：紫外线等)．2．光电效应的实质：光现象→电现象．[先填空]1．极限频率对于每一种金属，只有当入射光的频率大于某一频率ν0时，才会产生光电流，ν0称为极限频率(也叫截止频率)．2．遏止电压在强度和频率一定的光照射下，当反向电压达到某一数值时，光电流将会减小到零，我们把这时的电压称为遏止电压．用符号U0表示．3．遏止电压与光电子最大初动能的关系1mv2max＝eU0.24．经典电磁理论解释的局限性按照光的电磁理论，只要光足够强，任何频率的光都应该能够产生光电子，出射电子的动能也应该由入射光的能量即光强决定．但是实验结果却表明，每种金属都对应有一个不同的极限频率，而且遏止电压与光的频率有关，与光的强度无关．[再判断]1．发生光电效应一定要用可见光．(×)2．遏止电压与入射光的强弱无关，与入射光的频率有关．(√)3．光电子的最大初动能只与入射光的频率有关．(√)[后思考]在光电效应实验中如果入射光的频率一定而强度增加，将会产生什么结果？如果入射光的频率增加，又将会产生什么结果？【提示】当入射光频率高于金属的极限频率时，光强增加，发射的光电子数增多；当入射光频率低于金属的极限频率时，无论光强怎么增加，都不会有光电子发射出来．入射光的频率增加，发射的光电子最大初动能增大．1．遏止电压随光的频率的增大而增大，与光的强度无关，说明光电子的最大初动能随光的频率的增大而增大，与光的强度无关．2．随反向电压的增大，光电流逐渐减小，说明金属中逸出的光电子的初动能是不同的，而遏止电压对应光电子的最大初动能．3．电磁理论解释光电效应的三个困难电磁理论认为：光的能量是由光的强度决定，而光的强度又是由光波的振幅所决定的，跟频率无关．3．光电效应实验中，下列表述正确的是( ) A ．光照时间越长光电流越大 B ．入射光足够强就可以有光电流 C ．遏止电压与入射光的频率无关D ．入射光频率大于极限频率才能产生光电子【解析】 在光电效应中，若照射光的频率小于极限频率，无论光照时间多长，光照强度多大，都无光电流，当照射光的频率大于极限频率时，立刻有光电子产生，时间间隔很小，故A 、B 错误，D 正确．遏止电压与入射光频率ν有关，即C 错误．【答案】 D4．(多选)利用光电管研究光电效应实验如图212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( )【导学号：55272043】图212A ．用紫外线照射，电流表一定有电流通过B ．用红光照射，电流表一定无电流通过C ．用红外线照射，电流表可能有电流通过D．用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头移到A端时，电流表中一定无电流通过【解析】因紫外线的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照射时，电流表中一定有电流通过，选项A正确．因不知阴极K的截止频率，所以用红光照射时，也可能发生光电效应，所以选项B错误，C正确．即使U AK＝0，电流表中也可能有电流通过，所以选项D错误．【答案】AC关于光电效应的三点提醒1．发生光电效应时需满足：照射光的频率大于金属的极限频率，即ν＞ν0.2．光电子的最大初动能与照射光的频率及金属有关，而与照射光的强弱无关，强度大小决定了逸出光电子的数目多少．3．在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关．[先填空]1．能量量子假说：物体热辐射所发出的电磁波的能量是不连续的，只能是hν的整数倍，hν称为一个能量量子，其中ν是辐射频率，h称为普朗克常量．2．普朗克常量：h＝6.63×10－34J·s.3．光子假说：光的能量不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子．一个光子的能量为ε＝hν.4．黑体：(1)能够全部吸收所有频率的电磁辐射的理想物体．绝对的黑体实际上是不存在的．(2)普朗克利用能量量子化的思想和热力学理论，才完美地解释了黑体辐射谱．[再判断]1．1900年，德国物理学家普朗克首次提出了能量量子假说．(√)2．1905年，在普朗克能量量子假说的启发下，爱因斯坦提出了光子假说．(√)3．光子说中的光子就是光电子．(×)4．能吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体叫黑体．(√)[后思考]1．如何解释测量一杯水温的温度计的温度示数连续变化而不是一份一份的？【提示】每一份能量量子很小(微观量)，温度计示数变化1 ℃对应变化的能量很大(宏观量)，由于温度计的精度不够，所以观察到的温度计温度不是一份一份地变化的．2．黑体是指黑颜色的物体吗？【提示】 黑体不是指黑颜色的物体，是指能完全吸收电磁波的物体.[先填空]1．逸出功：电子能脱离离子的束缚而逸出金属表面时所需做的最小功．用W 0表示． 2．光电效应方程：h ν＝12mv 2max ＋W 0.式中h ν表示入射光子的能量，ν为入射光的频率．3．光电效应的条件：光子的能量ε＝h ν必须大于或至少等于逸出功W 0.即ν≥W 0h. 4．遏止电压对应着光电子的最大初动能，它们的关系为eU 0＝12mv 2max .[再判断]1．同一频率的光照射不同的金属表面，光电子的最大初动能可能相同．(×) 2．对于某种金属，也就是逸出功W 0一定的情况下，出射光电子的最大初动能只与入射光频率有关，与光的强弱无关．(√)3．物体内部的一个电子一般只吸收一个光子的能量．(√) [后思考]按照光的经典电磁理论，如果入射光很弱，电子需要一段时间才能获得逸出金属表面所需的能量．而实验表明：无论入射光怎样微弱，光电效应几乎是瞬时的，这又如何解释？【提示】 光子的能量是一份份的．当光照射到金属表面时，表面的金属电子一次性吸收了一个光子的全部能量，不需要积累能量的时间，所以光电子几乎是瞬间产生的．1．光电效应方程的理解(1)光电效应方程E k ＝h ν－W 0中，E k 为光电子的最大初动能，就某个光电子而言，其离开金属时的动能大小可以是零到最大值范围内的任何数值．(2)光电效应方程表明，光电子的最大初动能与入射光的频率ν呈线性关系(注意不是正比关系)，与光强无关．(3)光电效应方程包含了产生光电效应的条件，即E k ＝h ν－W 0>0，亦即h ν>W 0，ν>W 0h＝νc ，而νc ＝W 0h就是金属的极限频率．(4)光电效应方程实质上是能量守恒方程．(5)逸出功W 0：电子从金属中逸出所需要克服原子核的束缚而消耗的能量的最小值，叫做金属的逸出功．光电效应中，从金属表面逸出的电子消耗能量最少．2．光子说对光电效应的解释(1)由于光的能量是一份一份的，那么金属中的电子也只能一份一份地吸收光子的能量，而且这个传递能量的过程只能是一个光子对一个电子的行为．如果光的频率低于极限频率，则光子提供给电子的能量不足以克服原子的束缚，就不能发生光电效应．(2)当光的频率高于极限频率时，能量传递给电子以后，电子摆脱束缚要消耗一部分能量，剩余的能量以光电子的动能形式存在，这样光电子的最大初动能E k ＝12mv 2max ＝h ν－W 0，其中W 0为金属的逸出功，可见光的频率越高，电子的最大初动能越大．而遏止电压U 0对应着光电子的最大初动能，即eU 0＝12mv 2max .所以当W 0一定时，U 0只与入射光的频率ν有关，与光照强弱无关．(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，所以光电效应的发生几乎是瞬时的．(4)发生光电效应时，单位时间内逸出的光电子数与光强度成正比，光强度越大意味着单位时间内打在金属上的光子数越多，那么逸出的光电子数目也就越多，光电流也就越大．5．(多选)已知能使某金属产生光电效应的截止频率为ν0，则( )【导学号：55272044】A ．当用频率为2ν0的单色光照射该金属时，一定能产生光电子B ．当用频率为2ν0的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为h ν0C ．当照射光的频率ν大于ν0时，若ν增大，则逸出功增大D ．金属的逸出功与照射光的频率无关【解析】 根据截止频率跟逸出功的关系W 0＝h ν0，光电效应方程12mv 2m ＝h ν－W 0，判断A 、B 、D 正确．【答案】 ABD6．紫光在真空中的波长为4.5×10－7m ，问： (1)紫光光子的能量是多少？(2)用它照射极限频率为ν0＝4.62×1014Hz 的金属钾时能否产生光电效应？ (3)若能产生，则光电子的最大初动能为多少？(h ＝6.63×10－34J·s)【解析】(1)紫光光子的能量E＝hν＝h cλ＝4.42×10－19 J.(2)紫光频率ν＝cλ＝6.67×1014 Hz，因为ν>ν0，所以能产生光电效应．(3)光电子的最大初动能为E km＝hν－W＝h(ν－ν0)＝1.36×10－19 J.【答案】(1)4.42×10－19 J (2)能(3)1.36×10－19 J1．极限频率为ν0的光照射金属对应逸出电子的最大初动能为零，逸出功W＝hν0.2．某种金属的逸出功是一定值，随入射光频率的增大，光电子的最大初动能增大，但光电子的最大初动能与入射光的频率不成正比．。