光电效应与光量子假说-课件

三、光电效应方程的理解与应用
1．光电效应方程实质上是能量守恒方程 能量为E＝hν的光子被电子吸收，电子把这些能量的一部 分用来克服金属表面对它的吸引，另一部分就是电子离开
金属表面时的动能．如果克服吸引力做功最少为A，电子 离开金属表面时动能最大为Ek，根据能量守恒定律可知： Ek＝hν－A. 2．光电效应方程包含了产生光电效应的条件 若发生光电效应，则光电子的最大初动能必须大于零，即 Ek＝hν－A>0，亦即 hν>A，ν>Ah＝νc，而 νc＝Ah恰好是光 电效应的截止频率．
二、爱因斯坦的光电效应方程 1．光子说：光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，
这些能量子被称为_光__子__ ，频率为ν的光的能量子为__h_ν_．
2．爱因斯坦光电效应方程的表达式：hν＝12mv2＋A.其中 A 为电子从金属内逸出表面时所需做的功．
想一想 怎样从能量守恒角度理解爱因斯坦光电 效应方程？
子．
【例1】一验电器与锌板相连(如图
4－2－1所示)，用一紫外线灯
照射锌板，关灯后，验电器指
针保持一定偏角．
(1)现用一带负电的金属小球与
锌板接触，则验电器指针偏角
图4－2－1
将________(填“增大”、“减小”或“不变”)．
(2)使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光
照射锌板，验电器指针无偏转．那么，若改用强度更大的
高中物理·选修3-5·教科版
4.2 光电效应与光量子假说
[目标定位] 1.知道光电效应现象，能说出光电效应的实验规 律.2.能用爱因斯坦光电效应方程对光电效应作出解释，会用 光电效应方程解决一些简单的问题．
一、光电效应 1．光电效应：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
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14、意志坚强的人能把世界放在手中 像泥块 一样任 意揉捏 。2021年2月27日星期 六2021/2/272021/2/272021/2/27
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15、最具挑战性的挑战莫过于提升自 我。。2021年2月2021/2/272021/2/272021/2/272/27/2021
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16、业余生活要有意义，不要越轨。2021/2/272021/2/27Februar y 27, 2021
针对训练2 如图4－2－5所示是某金属在光 的照射下，光电子最大初动能Ek与入射 光频率ν的关系图象，由图象可知( ) A．该金属的逸出功等于E B．该金属的逸出功等于hν0 C．入射光的频率为ν0时，产生的光电 子的最大初动能为E
图4－2－5
D．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为 2E
总之，在理解光电效应规律时应特别注意以下几个关系： 照射光频率_决__定__着__是 发否 生产 光生 电光 效电 应效 时应 光电子的最大初动能 照射光强度_决__定__着__单位时间内发射出来的电子数
2．爱因斯坦对光电效应的解释 (1)饱和光电流与光强关系 光越强，包含的光子数越多，照射金属时产生的光电子越 多，因而饱和光电流越大，所以，入射光频率一定时，饱 和光电流与光强成正比． (2)存在截止频率和遏止电压
端滑动时，电流表示数可能不变
答案 D 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错误；因不知阴极K 的截止频率，所以用红光照射时，不一定发生光电效应，所 以选项B错误；即使UAK＝0，电流表中也有电流，所以选项C 错误；当滑动触头向B端滑动时，UAK增大，阳极A吸收光电 子的能力增强，光电流会增大，当所有光电子都到达阳极A 时，电流达到最大，即饱和电流．若在滑动前，电流已经达 到饱和电流，那么即使增大UAK，光电流也不会增大，所以选 项D正确．
答案 爱因斯坦光电效应方程中的 hν 是入射光子的能量， 逸出功 A 是光子飞出金属表面消耗的能量，12mv2 是光子的 最大初动能，因此爱因斯坦光电效应方程符合能量的转化 与守恒定律.
一、光电效应现象 1．光电效应的实质：光现象转―化―→为电现象．
2．光电效应中的光包括不可见光和可见光． 3．光电子：光电效应中发射出来的光电子，其本质还是电
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17、一个人即使已登上顶峰，也仍要 自强不 息。2021/2/272021/2/272021/2/272021/2/27
谢谢观赏
You made my 饱和光电流：指光电流的最大值(即饱和值)，在光电流未 达到最大值之前，因光电子尚未全部形成光电流，所以光电 流的大小不仅与入射光的强度有关，还与光电管两极间的电 压有关，电压越大，被吸引变成光电流的光电子越多． (5)饱和光电流与入射光的强度成正比：在入射光频率不变的 情况下，光电流的最大值与入射光的强度成正比．原因是在 高电压下光电子个数决定了光电流大小，而电子个数决定于 入射光强度．“频率高，光子能量大，光就强，产生的光电流 也强”、“光电子的初动能大，电子跑得快，光电流就强”等说 法均是错误的．
(1)对于给定的光电阴极材料，都存在一个截止频率ν0，只 有_超__过__截止频率ν0的光，才能引起光电效应． (2)光电流的大小由_光__强__决定，光强愈大，光电流愈大． (3)光电子的最大初动能与入射光的_频__率__成线性关系．
(4)光电效应具有瞬时性：光电效应中产生电流的时间不超过 10－9 s. 想一想 紫外线灯照射锌板，为什么与锌板相连的验电器指 针张开一个角度？ 答案 紫外线灯照射锌板，发生光电效应现象，锌板上的电 子飞出锌板，使锌板带正电，与锌板相连的验电器也会因而 带正电，使得验电器指针张开一个角度．
红外线灯照射锌板，可观察到验电器指针________(填“有
”或“无”)偏转．
答案 (1)减小 (2)无 解析 当用紫外线灯照射锌板时，锌板发生光电效应，锌板 放出光电子而带上正电，此时与锌板连在一起的验电器也带 上了正电，故指针发生了偏转．当带负电的小球与锌板接触 后，中和了一部分正电荷，从而使验电器的指针偏角减 小．使验电器指针回到零，用钠灯发出的黄光照射锌板，验 电器指针无偏转，说明钠灯发出的黄光的频率小于锌的极限 频率，而红外光比黄光的频率还要低，更不可能使锌板发生 光电效应．能否发生光电效应与入射光的强弱无关．
爱因斯坦的光电效应方程表明光电子的初动能与入射光频率 成线性关系，与光强无关，所以遏止电压由入射光频率决定， 与光强无关．光电效应方程同时表明，只有 hν>A0 时，才有光
电子逸出，ν0＝Ah0就是光电效应的截止频率． (3)光电效应具有瞬时性
电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，
所以光电效应几乎是瞬时发生的．
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12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人 的错儿 。2021/2/272021/2/272021/2/27Satur day, February 27, 2021
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13、知人者智，自知者明。胜人者有 力，自 胜者强 。2021/2/272021/2/272021/2/272021/2/272/27/2021
上电键，调节滑动变阻器，发现当电
压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍
不为零．当电压表读数大于或等于0.60
V时，电流表读数为零．由此可知阴极
材料的逸出功为
()
A．1.9 eV
B．0.6 eV
C．2.5 eV
D．3.1 eV
图4－2－4
答案 A 解析 由题意知光电子的最大初动能为Ek＝eUc＝ 0．60 eV，所以根据光电效应方程Ek＝hν－A可得 A＝hν－Ek＝(2.5－0.6)eV＝1.9 eV
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9、有时候读书是一种巧妙地避开思考 的方法 。2021/2/272021/2/27Saturday, February 27, 2021
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10、阅读一切好书如同和过去最杰出 的人谈 话。2021/2/272021/2/272021/2/272/27/2021 6:39:38 PM
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11、越是没有本领的就越加自命不凡 。2021/2/272021/2/272021/2/27Feb-2127-Feb-21
3．Ekm－ν曲线如图4－2－3所示是光电子最 大初动能Ekm随入射光频率ν的变化曲 线．这里，横轴上的截距是截止频率或极 限频率；纵轴上的截距是逸出功的负值； 斜率为普朗克常量．
图4－2－3
【例3】 如图4－2－4所示，当电键K断
开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照
射阴极P，发现电流表读数不为零．合
【例2】 利用光电管研究光电效应实验
如图4－2－2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
()
A．用紫外线照射，电流表不一定有
电流通过
图4－2－2
B．用红光照射，电流表一定无电流通过
C．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
D．用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头向B
针对训练1 入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入
射光的强度减弱，而频率保持不变，那么
()
A．从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔
将明显增加
B．逸出的光电子的最大初动能将减小
C．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少
D．有可能不发生光电效应
答案 C
解析 发生光电效应几乎是瞬时的，选项A错误；入射光的 强度减弱，说明单位时间内的入射光子数目减少，频率不变， 说明光子能量不变，逸出的光电子的最大初动能也就不变， 选项B错误；入射光子的数目减少，逸出的光电子数目也就 减少，故选项C正确；入射光照射到某金属上发生光电效应， 说明入射光频率不低于这种金属的极限频率，入射光的强度 减弱而频率不变，同样能发生光电效应，故选项D错误．
答案 AB