高中物理 2.1 光電效應課件 粵教版選修3-5.ppt
,高中物理·選修3-5·粵教版,第二章 波粒二象性 第一節(jié) 光電效應,目標定位 1.知道光電效應現象,掌握光電效應的實驗規(guī) 律.2.知道光電流與光的強度和光的頻率之間的關系.3.理解極 限頻率和遏止電壓的概念,一、光電效應與光電流 1光電效應:金屬在光的照射下_的現象發(fā)射出來的電子叫做_ 2光電管是利用_制成的一種常見的光電器件,它可以把_轉變成_ 3光電流:光電管在光的照射下,陰極發(fā)出的光電子被陽極收集,在回路中會形成_,稱為光電流,發(fā)射電子,光電子,光電效應,光信號,電信號,電流,二、光電流的變化 在反向電壓一定的情況下,光電流的變化與入射光的_有關,與入射光的_無關,光源強度可以使光電管_單位時間內發(fā)射的_數目變化 三、極限頻率 在光電效應中,只有當入射光頻率大于某一頻率_時,才會產生光電流0稱為極限頻率,其對應的波長稱為極限波長,不同金屬物質的極限頻率一般_,強度,頻率,光電子,陰極,0,不同,四、遏止電壓 在強度和頻率一定的光照射下,回路中的光電流會隨著反向電壓的增加而_,并且當反向電壓達到某一數值時,光電流將會減小到零,這時的電壓稱為遏止電壓,用符號U0表示,光電子到達陽極要克服反向電場力做的功,eU0,eU0,減小,一、光電效應現象 2光電效應中的光包括不可見光和可見光 3光電子:光電效應中發(fā)射出來的電子,其本質還是電子,【例1】 一驗電器與鋅板相連(如圖211所示),用一紫外線燈照射鋅板,關燈后,驗電器指針保持一定偏角 圖211 (1)現用一帶負電的金屬小球與鋅板接觸,則驗電器指針偏角將_(填“增大”、“減小”或“不變”),(2)使驗電器指針回到零,再用相同強度的鈉燈發(fā)出的黃光照射鋅板,驗電器指針無偏轉那么,若改用強度更大的紅外線燈照射鋅板,可觀察到驗電器指針_(填“有”或“無”)偏轉 答案 (1)減小 (2)無 解析 當用紫外線燈照射鋅板時,鋅板發(fā)生光電效應,鋅板放出光電子而帶上正電,此時與鋅板連在一起的驗電器也帶上了正電,故指針發(fā)生了偏轉當帶負電的小球與鋅板接觸后,中和了一部分正電荷,從而使驗電器的指針偏角減小使驗電器指針回到零,用鈉燈發(fā)出的黃光照射鋅板,驗電器指針無偏轉,說明鈉燈發(fā)出的黃光的頻率小于鋅的極限頻率,而紅外線比黃光的頻率還要低,更不可能使鋅板發(fā)生光電效應能否發(fā)生光電 效應與入射光的強弱無關,針對訓練1 (雙選)光電效應實驗的裝置如圖212所示,用弧光燈照射鋅板,驗電器指針張開一個角度,則下列說法中正確的是 ( ) 圖212 A用紫外光照射鋅板,驗電器指針會發(fā)生偏轉 B用綠色光照射鋅板,驗電器指針會發(fā)生偏轉,C鋅板帶的是負電荷 D使驗電器指針發(fā)生偏轉的是正電荷 答案 AD 解析 將擦得很亮的鋅板連接驗電器,用弧光燈照射鋅板(弧光燈發(fā)出紫外線),驗電器指針張開一個角度,說明鋅板帶電,而且鋅板帶的是正電,這說明在紫外線照射下,鋅板中有一部分自由電子從表面飛出來,鋅板中缺少電子,于是帶正電,A、D對,C錯;綠光不能使鋅板發(fā)生光電效應,B錯,二、光電效應規(guī)律及其解釋 1每種金屬都有一定的極限頻率,當入射光的頻率低于極限頻率時,不管入射光的強度多大、照射時間多長都不會產生光電子,一旦入射光的頻率超過極限頻率,則不管光有多么弱都會產生光電效應,發(fā)出光電子 2在發(fā)生光電效應的條件下,光電流的大小或單位時間內逸出的光電子數目由光的強度決定,3光電子的最大初動能與入射光的強度無關,只與入射光的頻率有關 遏止電壓隨光的頻率的增大而增大,與光的強度無關 4隨著反向電壓的增大,光電流逐漸減小,說明金屬中逸出的光電子的初動能是不同的,而光電子的最大初動能與遏止電壓是對應的 特別提醒 遏止電壓只與入射光的頻率有關,與入射光的強度無關,【例2】 (單選)利用光電管研究光電效應實驗如圖213所示,用頻率為的可見光照射陰極K,電流表中有電流通過,則 ( ) 圖213 A用紫外線照射,電流表不一定有電流通過 B用紅光照射,電流表一定無電流通過,C用頻率為的可見光照射K,當滑動變阻器的滑動觸頭移到A端時,電流表中一定無電流通過 D用頻率為的可見光照射K,當滑動變阻器的滑動觸頭向B端滑動時,電流表示數可能不變 答案 D,解析 因紫外線的頻率比可見光的頻率高,所以用紫外線照射時,電流表中一定有電流通過,選項A錯誤;因不知陰極K的截止頻率,所以用紅光照射時,不一定發(fā)生光電效應,所以選項B錯誤;即使UAK0,電流表中也有電流,所以選項C錯誤;當滑動觸頭向B端滑動時,UAK增大,陽極A吸收光電子的能力增強,光電流會增大,當所有光電子都到達陽極A時,電流達到最大,即飽和電流若在滑動前,電流已經達到飽和電流,那么即使增大UAK,光電流也不會增大,所以選項D正確,針對訓練2 (單選)入射光照射到某金屬表面上發(fā)生光電效應,若入射光的強度減弱,而頻率保持不變,那么( ) A從光照至金屬表面上到發(fā)射出光電子之間的時間間隔 將明顯增加 B逸出的光電子的最大初動能將減小 C單位時間內從金屬表面逸出的光電子數目將減少 D有可能不發(fā)生光電效應 答案 C,解析 發(fā)生光電效應幾乎是瞬時的,選項A錯誤;入射光的強度減弱,說明單位時間內的入射光子數目減少,頻率不變,逸出的光電子的最大初動能也就不變,選項B錯誤;光電流隨入射光強度的減小而減小,逸出的光電子數目也隨入射光強度的減小而減少,故選項C正確;入射光照射到某金屬上發(fā)生光電效應,說明入射光頻率不低于這種金屬的極限頻率,入射光的強度減弱而頻率不變,同樣能發(fā)生光電效應,故選項D錯誤,三、經典電磁理論與光電效應的矛盾 在光的照射下,物體內部的電子受到電磁波的作用做受迫振動.,【例3】 (單選)在光電效應的規(guī)律中,經典電磁理論能解釋的有 ( ) A入射光的頻率必須大于被照射金屬的極限頻率時才能 產生光電效應 B光電子的最大初動能與入射光強度無關,只隨入射光 頻率的增大而增大 C入射光照射到金屬上時,光電子的發(fā)射幾乎是瞬時 的,一般不超過109s D當入射光頻率大于極限頻率時,光電子數目隨入射光 強度的增大而增多,答案 D 解析 由光電效應的實驗規(guī)律與經典電磁理論的矛盾可知,只有D正確,針對訓練3 (單選)如圖214所示為光電管的使用原理圖,已知有波長為0的光照射到陰極K上時,電路中有光電流,則( ),圖214,A若有波長為(0)的光照到陰極K上,電路中一定沒有光電流 B用波長為0的光照射陰極K,保持光電管兩極間電壓不變,增大該單色光的強度,則光電流增大 C增加電路中電源電壓,電路中的光電流一定增大 D減弱波長為0的光的照射強度,則電路中的光電流減小,最終會為零 答案 B,解析 通過本實驗可知,電路中要有光電流,入射光需達到一定頻率,低于這個頻率便沒有光電流產生,因此A選項中,0一定有0,故電路中一定有光電流,故A錯誤;由實驗結論易知,B正確;若用某光照射時,使光電管發(fā)生光電效應,增大正向電壓,開始光電流增大,正向電壓增大到某值時,可使從陰極逸出的光電子全部到達陽極,此時電路中的光電流達最大值,再增大電壓,此后電流不變,故C錯誤;減弱入射光的強度,可使光電流減小,但只要能發(fā)生光電效應,光電流就不可能減為零,D錯誤應選B.,