《第2節(jié) 　光電效應與光的量子說》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《第2節(jié) 　光電效應與光的量子說（8頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第2節(jié) 　光電效應與光的量子說 [課標解讀]　1.知道光電效應現(xiàn)象，能說出光電效應的實驗規(guī)律.2.能用愛因斯坦光電效應方程對光電效應作出解釋，會用光電效應方程解決一些簡單的問題． 一、光電效應 1．光電效應：照射到金屬表面的光，能使金屬中的 從表面逸出的現(xiàn)象． 2．光電子：光電效應中發(fā)射出來的 3．光電效應的實驗規(guī)律 (1)對于給定的光電陰極材料，都存在一個截止頻率ν0，只有 截止頻率ν0的光，才能引起光電效應． (2)光電流的大小由 決定，光強越大，光電流越大． (3)光電子的最大初動能與入射光的 成線性關系

2、． (4)光電效應具有瞬時性：光電效應中產(chǎn)生電流的時間不超過10－9s. 二、愛因斯坦的光電效應方程 1．光子說：光本身就是由一個個不可分割的能量子組成的，這些能量子被稱為 ，頻率為ν的光的能量子ε＝ 2．愛因斯坦光電效應方程的表達式：hν＝mv2＋W.其中W為電子從金屬內(nèi)逸出表面時所需做的功． 3．截止頻率：當最大初動能等于零時，金屬表面不再有光電子逸出，這時入射光的頻率就是截止頻率ν0＝. [即學即用] 1．判斷下列說法的正誤． (1)任何頻率的光照射到金屬表面都可以發(fā)生光電效應．(　　) (2)金屬表面是否發(fā)生光電效應與入射光的強弱有關．(　　)

3、 (3)“光子”就是“光電子”的簡稱．(　　) (4)逸出功的大小與入射光無關．(　　) (5)入射光若能使某金屬發(fā)生光電效應，則入射光的強度越大，照射出的光電子數(shù)越多． (　　) (6)最大初動能的大小與入射光的頻率有關，與入射光的光強無關．(　　) 2．某金屬的逸出功為W，則這種金屬的截止頻率ν0＝________，用波長為λ的光照射金屬的表面，光電子的最大初動能Ek＝________.(已知普朗克常量為h，光速為c) 要點一 光電效應現(xiàn)象及其實驗規(guī)律 [導學探究] 如圖甲是研究光電效應現(xiàn)象的裝置圖，圖乙是研究光電效應的電路圖，請結合裝置圖及產(chǎn)生的現(xiàn)象回答下列

4、問題： (1)在甲圖中發(fā)現(xiàn)，利用紫外線照射鋅板無論光的強度如何變化，驗電器都有張角，而用紅光照射鋅板，無論光的強度如何變化，驗電器總無張角，這說明了什么？ (2)在乙圖中光電管兩端加正向電壓，用一定強度的光照射時，若增加電壓，電流表示數(shù)不變，而光強增加時，同樣電壓，電流表示數(shù)會增大，這說明了什么？ (3)在乙圖中若加反向電壓，當光強增大時，遏止電壓不變，而入射光的頻率增加時，遏止電壓卻增加，這一現(xiàn)象說明了什么？ (4)光電效應實驗表明，發(fā)射電子的能量與入射光的強度無關，而與光的頻率有關，試用光子說分析其原因． [知識深化] 1．光電效應的實質：光現(xiàn)象電現(xiàn)象． 2．光電效應中的

5、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． 4．能不能發(fā)生光電效應由入射光的頻率決定，與入射光的強度無關． 5．發(fā)生光電效應時，在光的顏色不變的情況下，入射光越強，單位時間內(nèi)發(fā)出的光電子數(shù)越多． 6．光的強度與飽和光電流：飽和光電流與光強有關，與所加的正向電壓大小無關．飽和光電流與入射光強度成正比的規(guī)律是對頻率相同的光照射金屬產(chǎn)生光電效應而言的．對于不同頻率的光，由于每個光子的能量不同，飽和光電流與入射光強度之間不是簡單的正比關系． [例1](多選)現(xiàn)用某一光電管進行光電效應實驗，當用某一頻率的光入射時，有光電流產(chǎn)生．下列說法正確的是(　　)

6、 A．保持入射光的頻率不變，入射光的光強變大，飽和光電流變大 B．入射光的頻率變高，飽和光電流變大 C．入射光的頻率變高，光電子的最大初動能變大 D．保持入射光的光強不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產(chǎn)生 　 要點二光 電效應方程的理解和應用 [導學探究]　用如圖所示的裝置研究光電效應現(xiàn)象．用光子能量為2.75 eV的光照射到光電管上時發(fā)生了光電效應，電流表的示數(shù)不為零；移動滑動變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)當電壓表的示數(shù)大于或等于1.7 V時，電流表示數(shù)為0. (1)光電子的最大初動能是多少？遏止電壓為多少？ (2)光電管陰極的逸出功又是多少？ (3)當滑片向a端滑動

7、時，光電流變大還是變?。? (4)當入射光的頻率增大時，光電子最大初動能如何變化？遏止電壓呢？ [知識深化] 1．光電效應方程hν＝mv2＋W的四點理解 (1)式中的mv2是光電子的最大初動能，就某個光電子而言，其離開金屬時剩余動能的大小可以是0～mv2范圍內(nèi)的任何數(shù)值． (2)光電效應方程實質上是能量守恒方程． ①能量為ε＝hν的光子被電子吸收，電子把這些能量的一部分用來克服金屬表面對它的吸引，另一部分轉化為電子離開金屬表面時的動能． ②若要克服吸引力做功最少為W，則電子離開金屬表面時動能最大為mv2，根據(jù)能量守恒定律可知：mv2＝hν－W. (3)光電效應方程包含了產(chǎn)生光電效

8、應的條件． 若發(fā)生光電效應，則光電子的最大初動能必須大于零，即mv2＝hν－W>0，亦即hν>W，ν>＝ν0，而ν0＝恰好是光電效應的截止頻率． 2．光電效應規(guī)律中的兩條線索、兩個關系 (1)兩條線索 (2)兩個關系 光照強度大→光子數(shù)目多→發(fā)射光電子多→光電流大； 光子頻率高→光子能量大→產(chǎn)生光電子的最大初動能大． 例2　在光電效應實驗中，飛飛同學用同一光電管在不同實驗條件下得到了三條光電流與電壓之間的關系曲線(甲光、乙光、丙光)，如圖所示，則可判斷出(　　) A．甲光的頻率大于乙光的頻率 B．乙光的波長大于丙光的波長 C．乙光的頻率大于丙光的頻率 D．甲光

9、對應的光電子最大初動能大于丙光對應的光電子最大初動能 光電效應圖線的理解和應用 1．Ek－ν圖線：如圖4甲所示是光電子最大初動能Ek隨入射光頻率ν的變化圖線．這里，橫軸上的截距是陰極金屬的截止頻率；縱軸上的截距是陰極金屬的逸出功的負值；斜率為普朗克常量(Ek＝mv2＝hν－W，Ek是ν的一次函數(shù)，不是正比例函數(shù))． 圖4 2．I－U曲線：如圖乙所示是光電流I隨光電管兩極板間電壓U的變化曲線，圖中 Im為飽和光電流，U0為反向遏止電壓． 說明：(1)由Ek＝eU0和Ek＝hν－W知，同一色光，遏止電壓相同，與入射光強度無關；頻率越大，遏止電壓越大． (2)在入射光頻率一定時，

10、飽和光電流隨入射光強度的增大而增大． [隨堂訓練] 1．(對光電效應現(xiàn)象的理解)(多選)如圖所示，用弧光燈照射擦得很亮的鋅板，驗電器指針張開一個角度，則下列說法中正確的是(　　) A．用紫外線照射鋅板，驗電器指針會發(fā)生偏轉 B．用紅光照射鋅板，驗電器指針一定會發(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 2．(光電效應的實驗及規(guī)律)利用光電管研究光電效應實驗如圖所示，用頻率為ν的可見光照射陰極K，電流表中有電流通過，則(　　) 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ν的可見光照射陰極K，當滑

11、動變阻器的滑片移到A端時，電流表中一定無電流通過 D．用頻率為ν的可見光照射陰極K，當滑動變阻器的滑動片向B端滑動時，電流表示數(shù)可能不變 3．(光電效應的圖像)如圖所示是光電效應中光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關系圖像．從圖中可知(　　) A．Ek與ν成正比 B．入射光頻率必須小于極限頻率ν0時，才能產(chǎn)生光電效應 C．對同一種金屬而言，Ek僅與ν有關 D．Ek與入射光強度成正比 4．(光電效應方程的應用)在光電效應實驗中，某金屬的截止頻率相應的波長為λ0，該金屬的逸出功為______．若用波長為λ(λ<λ0)的單色光做該實驗，則其遏止電壓為______．已知電子電荷量

12、的絕對值、真空中的光速和普朗克常量分別為e、c和h. [課時作業(yè)] 一、選擇題 考點一　光電效應現(xiàn)象及規(guī)律 1．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(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目將減少 D．有可能不發(fā)生光電效應 2．(多選)關于光電效應現(xiàn)象，下列說法中正確的是(　　) A．當入射光的頻率高于金屬的截止頻率時，光強越大，光電流越大 B．光電子的最大初動能跟入射光的強度有關 C．發(fā)生光電效應的時間一般都大于10－7

13、s D．發(fā)生光電效應時，當入射光頻率一定時，單位時間內(nèi)從金屬內(nèi)逸出的光電子數(shù)與入射光的強度有關 3.如圖，用一定頻率的單色光照射光電管時，電流表指針會發(fā)生偏轉，則(　　) A．電源右端應為正極 B．流過電流表G的電流大小取決于入射光的頻率 C．流過電流表G的電流方向是由a流向b D．普朗克解釋了光電效應并提出光子能量ε＝hν 考點二　光電效應方程的應用 4．(多選)已知能使某金屬發(fā)生光電效應的截止頻率為ν0，則(　　) A．當用頻率為2ν0的單色光照射該金屬時，一定能產(chǎn)生光電子 B．當用頻率為2ν0的單色光照射該金屬時，所產(chǎn)生的光電子的最大初動能為hν0 C．當入射光的頻

14、率ν大于ν0時，若ν增大，則逸出功增大 D．當入射光的頻率ν大于ν0時，若ν增大一倍，則光電子的最大初動能也增大一倍 5．分別用波長為λ和λ的單色光照射同一金屬板，發(fā)出的光電子的最大初動能之比為1∶2，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，則此金屬板的逸出功為(　　) A. B. C. D. 6．(多選)如圖所示，兩平行金屬板A、B間電壓恒為U，一束波長為λ的入射光射到金屬板B上，使B板發(fā)生了光電效應，已知該金屬板的逸出功為W，電子的質量為m，電荷量的絕對值為e，普朗克常量為h，真空中光速為c，下列說法中正確的是(　　

15、) A．入射光子的能量為h B．到達A板的光電子的最大動能為h－W＋eU C．若增大兩板間電壓，B板沒有光電子逸出 D．若減小入射光的波長一定會有光電子逸出 考點三　光電效應圖像問題 7．(多選)在某次光電效應實驗中，得到的遏止電壓U0與入射光的頻率ν的關系如圖所示，若該直線的斜率和縱截距分別為k和－b，電子電荷量的絕對值為e，則(　　) A．普朗克常量可表示為 B．若更換材料再次實驗，得到的圖線的k不改變，b改變 C．所用材料的逸出功可表示為eb D．b由入射光決定，與所用材料無關 8．研究光電效應的電路如圖所示．用頻率相同、強度不同的光分別照射密封真空管的鈉極板(陰極

16、K)，鈉極板發(fā)射出的光電子被陽極A吸收，在電路中形成光電流．下列光電流I與A、K之間的電壓UAK的關系圖像中，正確的是(　　) 9．(多選)美國物理學家密立根利用如圖甲所示的電路研究金屬的遏止電壓U0與入射光頻率ν的關系，描繪出圖乙中的圖像，由此算出普朗克常量h，電子電荷量的絕對值用e表示，下列說法正確的是(　　) A．入射光的頻率增大，測遏止電壓時，應使滑動變阻器的滑片P向M端移動 B．增大入射光的強度，光電子的最大初動能也增大 C．由U0－ν圖像可知，這種金屬的截止頻率為ν0 D．由U0－ν圖像可得普朗克常量的表達式為h＝ 二、非選擇題 10．(光電效應實驗規(guī)律及圖像

17、應用)小明用陰極為金屬銣的光電管觀測光電效應現(xiàn)象，實驗裝置示意圖如圖甲所示．已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s. (1)圖甲中電極A為光電管的____________(選填“陰極”或“陽極”)； (2)實驗中測得銣的遏止電壓U0與入射光頻率ν之間的關系如圖乙所示，則銣的截止頻率ν0＝________Hz，逸出功W＝________J； (3)如果實驗中入射光的頻率ν＝7.00×1014 Hz，則產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ek＝________J. 11．(光電效應方程的應用)如圖所示，一光電管的陰極用極限波長λ0＝500 nm的鈉制成．用波長λ＝300 nm的紫外線照射陰極，光電管陽極A和陰極K之間的電勢差U＝2.1 V，飽和光電流的值(當陰極K發(fā)射的電子全部到達陽極A時，電路中的電流達到最大值，稱為飽和光電流)I＝0.56 μA.(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，真空中光速c＝3.0×108 m/s，電子電荷量的絕對值e＝1.6×10－19 C，結果均保留兩位有效數(shù)字) (1)求每秒由K極發(fā)射的光電子數(shù)目． (2)求電子到達A極時的最大動能． (3)如果電勢差U不變，而照射光的強度增大到原值的三倍，此時電子到達A極的最大動能是多大？