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1、第2節(jié) 　光電效應(yīng)與光的量子說(shuō) [課標(biāo)解讀]　1.知道光電效應(yīng)現(xiàn)象，能說(shuō)出光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律.2.能用愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程對(duì)光電效應(yīng)作出解釋?zhuān)瑫?huì)用光電效應(yīng)方程解決一些簡(jiǎn)單的問(wèn)題． 一、光電效應(yīng) 1．光電效應(yīng)：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(yīng)中發(fā)射出來(lái)的 3．光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 (1)對(duì)于給定的光電陰極材料，都存在一個(gè)截止頻率ν0，只有 截止頻率ν0的光，才能引起光電效應(yīng)． (2)光電流的大小由 決定，光強(qiáng)越大，光電流越大． (3)光電子的最大初動(dòng)能與入射光的 成線(xiàn)性關(guān)系

2、． (4)光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性：光電效應(yīng)中產(chǎn)生電流的時(shí)間不超過(guò)10－9s. 二、愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)方程 1．光子說(shuō)：光本身就是由一個(gè)個(gè)不可分割的能量子組成的，這些能量子被稱(chēng)為 ，頻率為ν的光的能量子ε＝ 2．愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程的表達(dá)式：hν＝mv2＋W.其中W為電子從金屬內(nèi)逸出表面時(shí)所需做的功． 3．截止頻率：當(dāng)最大初動(dòng)能等于零時(shí)，金屬表面不再有光電子逸出，這時(shí)入射光的頻率就是截止頻率ν0＝. [即學(xué)即用] 1．判斷下列說(shuō)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(yīng)．(　　) (2)金屬表面是否發(fā)生光電效應(yīng)與入射光的強(qiáng)弱有關(guān)．(　　)

3、 (3)“光子”就是“光電子”的簡(jiǎn)稱(chēng)．(　　) (4)逸出功的大小與入射光無(wú)關(guān)．(　　) (5)入射光若能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則入射光的強(qiáng)度越大，照射出的光電子數(shù)越多． (　　) (6)最大初動(dòng)能的大小與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的光強(qiáng)無(wú)關(guān)．(　　) 2．某金屬的逸出功為W，則這種金屬的截止頻率ν0＝________，用波長(zhǎng)為λ的光照射金屬的表面，光電子的最大初動(dòng)能Ek＝________.(已知普朗克常量為h，光速為c) 要點(diǎn)一 光電效應(yīng)現(xiàn)象及其實(shí)驗(yàn)規(guī)律 [導(dǎo)學(xué)探究] 如圖甲是研究光電效應(yīng)現(xiàn)象的裝置圖，圖乙是研究光電效應(yīng)的電路圖，請(qǐng)結(jié)合裝置圖及產(chǎn)生的現(xiàn)象回答下列

4、問(wèn)題： (1)在甲圖中發(fā)現(xiàn)，利用紫外線(xiàn)照射鋅板無(wú)論光的強(qiáng)度如何變化，驗(yàn)電器都有張角，而用紅光照射鋅板，無(wú)論光的強(qiáng)度如何變化，驗(yàn)電器總無(wú)張角，這說(shuō)明了什么？ (2)在乙圖中光電管兩端加正向電壓，用一定強(qiáng)度的光照射時(shí)，若增加電壓，電流表示數(shù)不變，而光強(qiáng)增加時(shí)，同樣電壓，電流表示數(shù)會(huì)增大，這說(shuō)明了什么？ (3)在乙圖中若加反向電壓，當(dāng)光強(qiáng)增大時(shí)，遏止電壓不變，而入射光的頻率增加時(shí)，遏止電壓卻增加，這一現(xiàn)象說(shuō)明了什么？ (4)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)表明，發(fā)射電子的能量與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，而與光的頻率有關(guān)，試用光子說(shuō)分析其原因． [知識(shí)深化] 1．光電效應(yīng)的實(shí)質(zhì)：光現(xiàn)象電現(xiàn)象． 2．光電效應(yīng)中的

5、光包括不可見(jiàn)光和可見(jiàn)光． 3．光電子：光電效應(yīng)中發(fā)射出來(lái)的電子，其本質(zhì)還是電子． 4．能不能發(fā)生光電效應(yīng)由入射光的頻率決定，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)． 5．發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，在光的顏色不變的情況下，入射光越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的光電子數(shù)越多． 6．光的強(qiáng)度與飽和光電流：飽和光電流與光強(qiáng)有關(guān)，與所加的正向電壓大小無(wú)關(guān)．飽和光電流與入射光強(qiáng)度成正比的規(guī)律是對(duì)頻率相同的光照射金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)而言的．對(duì)于不同頻率的光，由于每個(gè)光子的能量不同，飽和光電流與入射光強(qiáng)度之間不是簡(jiǎn)單的正比關(guān)系． [例1](多選)現(xiàn)用某一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)用某一頻率的光入射時(shí)，有光電流產(chǎn)生．下列說(shuō)法正確的是(　　)

6、 A．保持入射光的頻率不變，入射光的光強(qiáng)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(dòng)能變大 D．保持入射光的光強(qiáng)不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產(chǎn)生 　 要點(diǎn)二光 電效應(yīng)方程的理解和應(yīng)用 [導(dǎo)學(xué)探究]　用如圖所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象．用光子能量為2.75 eV的光照射到光電管上時(shí)發(fā)生了光電效應(yīng)，電流表的示數(shù)不為零；移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表的示數(shù)大于或等于1.7 V時(shí)，電流表示數(shù)為0. (1)光電子的最大初動(dòng)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(dāng)滑片向a端滑動(dòng)

7、時(shí)，光電流變大還是變?。? (4)當(dāng)入射光的頻率增大時(shí)，光電子最大初動(dòng)能如何變化？遏止電壓呢？ [知識(shí)深化] 1．光電效應(yīng)方程hν＝mv2＋W的四點(diǎn)理解 (1)式中的mv2是光電子的最大初動(dòng)能，就某個(gè)光電子而言，其離開(kāi)金屬時(shí)剩余動(dòng)能的大小可以是0～mv2范圍內(nèi)的任何數(shù)值． (2)光電效應(yīng)方程實(shí)質(zhì)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(lái)克服金屬表面對(duì)它的吸引，另一部分轉(zhuǎn)化為電子離開(kāi)金屬表面時(shí)的動(dòng)能． ②若要克服吸引力做功最少為W，則電子離開(kāi)金屬表面時(shí)動(dòng)能最大為mv2，根據(jù)能量守恒定律可知：mv2＝hν－W. (3)光電效應(yīng)方程包含了產(chǎn)生光電效

8、應(yīng)的條件． 若發(fā)生光電效應(yīng)，則光電子的最大初動(dòng)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(yīng)的截止頻率． 2．光電效應(yīng)規(guī)律中的兩條線(xiàn)索、兩個(gè)關(guān)系 (1)兩條線(xiàn)索 (2)兩個(gè)關(guān)系 光照強(qiáng)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(dòng)能大． 例2　在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，飛飛同學(xué)用同一光電管在不同實(shí)驗(yàn)條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線(xiàn)(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(zhǎng)大于丙光的波長(zhǎng) C．乙光的頻率大于丙光的頻率 D．甲光

9、對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能大于丙光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能 光電效應(yīng)圖線(xiàn)的理解和應(yīng)用 1．Ek－ν圖線(xiàn)：如圖4甲所示是光電子最大初動(dòng)能Ek隨入射光頻率ν的變化圖線(xiàn)．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(fù)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(xiàn)：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(xiàn)，圖中 Im為飽和光電流，U0為反向遏止電壓． 說(shuō)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(qiáng)度無(wú)關(guān)；頻率越大，遏止電壓越大． (2)在入射光頻率一定時(shí)，

10、飽和光電流隨入射光強(qiáng)度的增大而增大． [隨堂訓(xùn)練] 1．(對(duì)光電效應(yīng)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(yàn)電器指針張開(kāi)一個(gè)角度，則下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．用紫外線(xiàn)照射鋅板，驗(yàn)電器指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn) B．用紅光照射鋅板，驗(yàn)電器指針一定會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn) C．鋅板帶的是負(fù)電荷 D．使驗(yàn)電器指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是正電荷 2．(光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)及規(guī)律)利用光電管研究光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)如圖所示，用頻率為ν的可見(jiàn)光照射陰極K，電流表中有電流通過(guò)，則(　　) A．用紫外線(xiàn)照射，電流表不一定有電流通過(guò) B．用紅光照射，電流表一定無(wú)電流通過(guò) C．用頻率為ν的可見(jiàn)光照射陰極K，當(dāng)滑

11、動(dòng)變阻器的滑片移到A端時(shí)，電流表中一定無(wú)電流通過(guò) D．用頻率為ν的可見(jiàn)光照射陰極K，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片向B端滑動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)可能不變 3．(光電效應(yīng)的圖像)如圖所示是光電效應(yīng)中光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)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(shí)，才能產(chǎn)生光電效應(yīng) C．對(duì)同一種金屬而言，Ek僅與ν有關(guān) D．Ek與入射光強(qiáng)度成正比 4．(光電效應(yīng)方程的應(yīng)用)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，某金屬的截止頻率相應(yīng)的波長(zhǎng)為λ0，該金屬的逸出功為_(kāi)_____．若用波長(zhǎng)為λ(λ<λ0)的單色光做該實(shí)驗(yàn)，則其遏止電壓為_(kāi)_____．已知電子電荷量

12、的絕對(duì)值、真空中的光速和普朗克常量分別為e、c和h. [課時(shí)作業(yè)] 一、選擇題 考點(diǎn)一　光電效應(yīng)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(yīng)，若入射光的強(qiáng)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(shí)間間隔將明顯增加 B．逸出的光電子的最大初動(dòng)能將減小 C．單位時(shí)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(yīng) 2．(多選)關(guān)于光電效應(yīng)現(xiàn)象，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．當(dāng)入射光的頻率高于金屬的截止頻率時(shí)，光強(qiáng)越大，光電流越大 B．光電子的最大初動(dòng)能跟入射光的強(qiáng)度有關(guān) C．發(fā)生光電效應(yīng)的時(shí)間一般都大于10－7

13、s D．發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，當(dāng)入射光頻率一定時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)從金屬內(nèi)逸出的光電子數(shù)與入射光的強(qiáng)度有關(guān) 3.如圖，用一定頻率的單色光照射光電管時(shí)，電流表指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則(　　) A．電源右端應(yīng)為正極 B．流過(guò)電流表G的電流大小取決于入射光的頻率 C．流過(guò)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(yīng)并提出光子能量ε＝hν 考點(diǎn)二　光電效應(yīng)方程的應(yīng)用 4．(多選)已知能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)的截止頻率為ν0，則(　　) A．當(dāng)用頻率為2ν0的單色光照射該金屬時(shí)，一定能產(chǎn)生光電子 B．當(dāng)用頻率為2ν0的單色光照射該金屬時(shí)，所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為hν0 C．當(dāng)入射光的頻

14、率ν大于ν0時(shí)，若ν增大，則逸出功增大 D．當(dāng)入射光的頻率ν大于ν0時(shí)，若ν增大一倍，則光電子的最大初動(dòng)能也增大一倍 5．分別用波長(zhǎng)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(dòng)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(zhǎng)為λ的入射光射到金屬板B上，使B板發(fā)生了光電效應(yīng)，已知該金屬板的逸出功為W，電子的質(zhì)量為m，電荷量的絕對(duì)值為e，普朗克常量為h，真空中光速為c，下列說(shuō)法中正確的是(　　

15、) A．入射光子的能量為h B．到達(dá)A板的光電子的最大動(dòng)能為h－W＋eU C．若增大兩板間電壓，B板沒(méi)有光電子逸出 D．若減小入射光的波長(zhǎng)一定會(huì)有光電子逸出 考點(diǎn)三　光電效應(yīng)圖像問(wèn)題 7．(多選)在某次光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，得到的遏止電壓U0與入射光的頻率ν的關(guān)系如圖所示，若該直線(xiàn)的斜率和縱截距分別為k和－b，電子電荷量的絕對(duì)值為e，則(　　) A．普朗克常量可表示為 B．若更換材料再次實(shí)驗(yàn)，得到的圖線(xiàn)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(wú)關(guān) 8．研究光電效應(yīng)的電路如圖所示．用頻率相同、強(qiáng)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(yáng)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(guān)系圖像中，正確的是(　　) 9．(多選)美國(guó)物理學(xué)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(guān)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(duì)值用e表示，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．入射光的頻率增大，測(cè)遏止電壓時(shí)，應(yīng)使滑動(dòng)變阻器的滑片P向M端移動(dòng) B．增大入射光的強(qiáng)度，光電子的最大初動(dòng)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(dá)式為h＝ 二、非選擇題 10．(光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律及圖像

17、應(yīng)用)小明用陰極為金屬銣的光電管觀(guān)測(cè)光電效應(yīng)現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)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(yáng)極”)； (2)實(shí)驗(yàn)中測(cè)得銣的遏止電壓U0與入射光頻率ν之間的關(guān)系如圖乙所示，則銣的截止頻率ν0＝________Hz，逸出功W＝________J； (3)如果實(shí)驗(yàn)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(dòng)能Ek＝________J. 11．(光電效應(yīng)方程的應(yīng)用)如圖所示，一光電管的陰極用極限波長(zhǎng)λ0＝500 nm的鈉制成．用波長(zhǎng)λ＝300 nm的紫外線(xiàn)照射陰極，光電管陽(yáng)極A和陰極K之間的電勢(shì)差U＝2.1 V，飽和光電流的值(當(dāng)陰極K發(fā)射的電子全部到達(dá)陽(yáng)極A時(shí)，電路中的電流達(dá)到最大值，稱(chēng)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(duì)值e＝1.6×10－19 C，結(jié)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(dá)A極時(shí)的最大動(dòng)能． (3)如果電勢(shì)差U不變，而照射光的強(qiáng)度增大到原值的三倍，此時(shí)電子到達(dá)A極的最大動(dòng)能是多大？