高中物理第二章波粒二象性2.1光電效應(yīng)課件粵教版.ppt

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,第一節(jié) 光電效應(yīng),目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,二,三,一,四,一、光電效應(yīng)與光電流 在光(包括不可見(jiàn)光)的照射下物體發(fā)射出電子(光電子)的現(xiàn)象叫光電效應(yīng).利用光電效應(yīng)可制成光電管. 陰極發(fā)出的光電子被陽(yáng)極收集,在回路中會(huì)形成電流,稱為光電流.,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,二,三,一,四,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,二、極限頻率 1.每種金屬都有一個(gè)極限頻率,入射光的頻率必須大于這個(gè)極限頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng). 2.光電子的初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān),只隨入射光頻率的增大而增大.,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,二,三,一,四,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中如果入射光的頻率一定而強(qiáng)度增加,將會(huì)產(chǎn)生什么結(jié)果?如果入射光的頻率增加,又將會(huì)產(chǎn)生什么結(jié)果? 答案:當(dāng)入射光頻率高于金屬的極限頻率時(shí),光強(qiáng)增加,發(fā)射的光電子數(shù)增多;當(dāng)入射光頻率低于金屬的極限頻率時(shí),無(wú)論光強(qiáng)怎么增加,都不會(huì)有光電子發(fā)射出來(lái).入射光的頻率增加,發(fā)射的光電子最大初動(dòng)能增大.,目標(biāo)導(dǎo)航,二,三,一,四,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,三、遏止電壓 在強(qiáng)度和頻率一定的光的照射下,回路中的光電流會(huì)隨著反向電壓的增大而減小,并且當(dāng)反向電壓達(dá)到某一數(shù)值時(shí),光電流將會(huì)減小到零,我們把這時(shí)的電壓稱為遏止電壓.,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,二,一,三,四,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,四、電磁理論解釋的困難 1.比較容易解釋 隨著光源強(qiáng)度的增加,光電流增大. 2.無(wú)法解釋 每種金屬都對(duì)應(yīng)有一個(gè)不同的極限頻率,而且遏止電壓與光的頻率有關(guān),與光的強(qiáng)度無(wú)關(guān). 光電效應(yīng)現(xiàn)象說(shuō)明光具有粒子性,根據(jù)光的粒子性可以解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象.,,,,,,知識(shí)精要,思考探究,遷移應(yīng)用,一,二,典題例解,一、光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律,1.實(shí)驗(yàn)規(guī)律之一——存在飽和電流 在光照條件不變的情況下,隨著所加電壓的增大,光電流存在一個(gè)飽和值.也就是在電流較小時(shí)隨著電壓的增大而增大,當(dāng)電流增大到一定值之后,即使電壓再增大,電流也不會(huì)增大了. 實(shí)驗(yàn)表明入射光越強(qiáng),單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多. 2.實(shí)驗(yàn)規(guī)律之二——存在著遏止電壓和截止頻率 對(duì)光電管加反向電壓,光電流可以減小到零,使光電流恰好減小為零的反向電壓稱為遏止電壓.不同頻率的光照射金屬產(chǎn)生的光電效應(yīng),遏止電壓是不同的.,知識(shí)精要,思考探究,遷移應(yīng)用,一,典題例解,遏止電壓與光電子的初速度的關(guān)系: 當(dāng)入射光的頻率減小到某一數(shù)值νc時(shí),即使不加反向電壓,也沒(méi)有光電流產(chǎn)生,表明沒(méi)有光電子了,νc稱為截止頻率. 實(shí)驗(yàn)表明:光電子的能量與入射光的頻率有關(guān),而與入射光的強(qiáng)弱無(wú)關(guān),當(dāng)入射光的頻率低于截止頻率時(shí),不能發(fā)生光電效應(yīng). 3.實(shí)驗(yàn)規(guī)律之三——光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性 當(dāng)入射光的頻率超過(guò)截止頻率時(shí),無(wú)論入射光強(qiáng)度怎么樣,立刻就能產(chǎn)生光電效應(yīng).精確測(cè)量表明,產(chǎn)生光電流的時(shí)間不超過(guò)10-9 s.,二,一,知識(shí)精要,思考探究,遷移應(yīng)用,典題例解,入射光的頻率和光強(qiáng)對(duì)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)有哪些影響? 答案:每種金屬都有一定的極限頻率,當(dāng)入射光的頻率低于極限頻率時(shí)不管入射光的強(qiáng)度多大、照射時(shí)間多長(zhǎng)都不會(huì)產(chǎn)生光電子,一旦入射光的頻率超過(guò)極限頻率,則不管光有多么弱都會(huì)產(chǎn)生光電效應(yīng),發(fā)出光電子. 在發(fā)生光電效應(yīng)的條件下,光電流的大小或單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)目由光的強(qiáng)度決定. 光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān),只與入射光的頻率有關(guān).遏止電壓隨光的頻率的增大而增大,與光的強(qiáng)度無(wú)關(guān).,二,一,知識(shí)精要,思考探究,遷移應(yīng)用,典題例解,【例1】 (多選)如圖為光電管的工作原理圖.當(dāng)用綠光照射光 電管陰極K時(shí),可以發(fā)生光電效應(yīng),電路中有光電流.則以下說(shuō) 法中正確的是( ) A.增大綠光照射強(qiáng)度,光電子最大初動(dòng)能增大 B.增大綠光照射強(qiáng)度,電路中的光電流可能會(huì)增大 C.改用比綠光波長(zhǎng)大的光照射光電管陰極K時(shí),電路中一定有光電流 D.改用比綠光頻率大的光照射光電管陰極K時(shí),電路中一定有光電流,二,一,知識(shí)精要,思考探究,遷移應(yīng)用,典題例解,思路分析:本題考查光電效應(yīng)中光的頻率及光強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的影響,解答本題必須掌握光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律.光強(qiáng)的定義為垂直于光的傳播方向上單位面積上單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的光的能量,其單位是J/(m2s),光強(qiáng)的大小只有在發(fā)生了光電效應(yīng)時(shí)才對(duì)光電流起作用.光的頻率決定光子能量的大小,當(dāng)光子的頻率達(dá)到一定數(shù)值時(shí),光子的能量被電子吸收,使電子足以克服金屬原子的束縛而成為光電子并被發(fā)射出去,由此可以看出,光的頻率決定了是否能夠發(fā)生光電效應(yīng).,二,一,知識(shí)精要,思考探究,遷移應(yīng)用,典題例解,解析:光電管的陰極K涂有金屬材料,與陰極相對(duì)應(yīng)的是陽(yáng)極A,當(dāng)光照射到陰極K時(shí),如果入射光的頻率大于陰極材料的極限頻率,就會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象.有光電子從陰極K發(fā)出,由于A、K之間存在加速電場(chǎng),光電子在電場(chǎng)的作用下由K運(yùn)動(dòng)到A,于是在回路中形成電流(光電流).本題在綠光照射下已經(jīng)產(chǎn)生了光電流,增大光照的強(qiáng)度,有可能影響光電流的大小,不能改變光電子出射時(shí)的最大初動(dòng)能,所以A錯(cuò)誤,B正確.換用其他頻率或波長(zhǎng)的光照射時(shí),若其他光的頻率比綠光的大,則肯定可以產(chǎn)生光電流,若用比綠光波長(zhǎng)大的光照射,則可能出現(xiàn)兩種情況,若此光的頻率仍然大于這種陰極材料的極限頻率,是可以產(chǎn)生光電流的,反之則無(wú)光電流產(chǎn)生,所以C錯(cuò)誤,D正確. 答案:BD,二,一,知識(shí)精要,思考探究,遷移應(yīng)用,典題例解,二,一,知識(shí)精要,思考探究,遷移應(yīng)用,典題例解,(多選)如圖所示,電路中所有元件完好,但光照射到光電管上,靈敏電流計(jì)中沒(méi)有電流通過(guò),其原因可能是( ) A.入射光太弱 B.入射光波長(zhǎng)太長(zhǎng) C.光照時(shí)間短 D.電源正負(fù)極接反 答案:BD 解析:入射光的波長(zhǎng)太長(zhǎng),頻率低于截止頻率,不能產(chǎn)生光電效應(yīng),選項(xiàng)B正確;電路中電源接反,對(duì)光電管加了反向電壓,若該電壓超過(guò)了遏止電壓,也沒(méi)有光電流產(chǎn)生,選項(xiàng)D正確.,二,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,思考探究,二、經(jīng)典電磁理論與光電效應(yīng)的矛盾,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,每種金屬都對(duì)應(yīng)有一個(gè)不同的極限頻率,而且遏止電壓與光的頻率有關(guān),卻與光的強(qiáng)度無(wú)關(guān).由此可見(jiàn),經(jīng)典物理學(xué)里光的電磁理論在解釋光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)遇到了根本性的困難.,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,思考探究,光的波動(dòng)理論能否解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象?對(duì)照光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律,指出電磁理論解釋的局限性表現(xiàn)在哪些方面. 答案:不能.電磁理論解釋的局限性表現(xiàn)如下:,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,思考探究,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,思考探究,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,思考探究,【例2】 下列光電效應(yīng)的規(guī)律中,用波動(dòng)說(shuō)能解釋的是( ) A.入射光的頻率必須大于被照金屬的極限頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng) B.發(fā)生光電效應(yīng)時(shí),光電流的強(qiáng)度隨入射光強(qiáng)度的增大而增大 C.光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的增大而增大 D.光電效應(yīng)發(fā)生的時(shí)間極短,一般不超過(guò)10-9 s 解析:按照波動(dòng)說(shuō),入射光只要足夠強(qiáng)就能發(fā)生光電效應(yīng),A、C 錯(cuò)誤;入射光越強(qiáng),光電流越強(qiáng),B正確;按照波動(dòng)說(shuō),入射光較弱 時(shí),只要照射足夠長(zhǎng)時(shí)間,就能發(fā)生光電效應(yīng),D錯(cuò)誤. 答案:B,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,思考探究,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,思考探究,光電效應(yīng)中,從同一金屬逸出的電子的動(dòng)能的最大值( ) A.只跟入射光的頻率有關(guān) B.只跟入射光的強(qiáng)度有關(guān) C.跟入射光的頻率和強(qiáng)度都有關(guān) D.除跟入射光的頻率和強(qiáng)度有關(guān)外,還和光照時(shí)間有關(guān) 答案:A 解析:根據(jù)光電效應(yīng)的規(guī)律知,光電子的最大初動(dòng)能只取決于入射光的頻率,故A選項(xiàng)正確.,