高中物理 2.1 光電效應(yīng)課件 粵教版選修3-5.ppt

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,,,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(yīng),[目標(biāo)定位] 1.知道光電效應(yīng)現(xiàn)象，掌握光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī) 律.2.知道光電流與光的強(qiáng)度和光的頻率之間的關(guān)系.3.理解極 限頻率和遏止電壓的概念．,一、光電效應(yīng)與光電流 1．光電效應(yīng)：金屬在光的照射下__________的現(xiàn)象．發(fā)射出來(lái)的電子叫做________． 2．光電管是利用__________制成的一種常見(jiàn)的光電器件，它可以把________轉(zhuǎn)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(yáng)極收集，在回路中會(huì)形成______，稱(chēng)為光電流．,發(fā)射電子,光電子,光電效應(yīng),光信號(hào),電信號(hào),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(guān)，與入射光的_____無(wú)關(guān)，光源強(qiáng)度可以使光電管_____單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的________數(shù)目變化． 三、極限頻率 在光電效應(yīng)中，只有當(dāng)入射光頻率大于某一頻率___時(shí)，才會(huì)產(chǎn)生光電流．ν0稱(chēng)為極限頻率，其對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)稱(chēng)為極限波長(zhǎng)，不同金屬物質(zhì)的極限頻率一般_____．,強(qiáng)度,頻率,光電子,陰極,ν0,不同,四、遏止電壓 在強(qiáng)度和頻率一定的光照射下，回路中的光電流會(huì)隨著反向電壓的增加而_____，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，這時(shí)的電壓稱(chēng)為遏止電壓，用符號(hào)U0表示，光電子到達(dá)陽(yáng)極要克服反向電場(chǎng)力做的功,eU0,eU0,減小,一、光電效應(yīng)現(xiàn)象 2．光電效應(yīng)中的光包括不可見(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．,【例1】 一驗(yàn)電器與鋅板相連(如圖2－1－1所示)，用一紫外線(xiàn)燈照射鋅板，關(guān)燈后，驗(yàn)電器指針保持一定偏角． 圖2－1－1 (1)現(xiàn)用一帶負(fù)電的金屬小球與鋅板接觸，則驗(yàn)電器指針偏角將________(填“增大”、“減小”或“不變”)．,(2)使驗(yàn)電器指針回到零，再用相同強(qiáng)度的鈉燈發(fā)出的黃光照射鋅板，驗(yàn)電器指針無(wú)偏轉(zhuǎn)．那么，若改用強(qiáng)度更大的紅外線(xiàn)燈照射鋅板，可觀察到驗(yàn)電器指針________(填“有”或“無(wú)”)偏轉(zhuǎn)． 答案 (1)減小 (2)無(wú) 解析 當(dāng)用紫外線(xiàn)燈照射鋅板時(shí)，鋅板發(fā)生光電效應(yīng)，鋅板放出光電子而帶上正電，此時(shí)與鋅板連在一起的驗(yàn)電器也帶上了正電，故指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)．當(dāng)帶負(fù)電的小球與鋅板接觸后，中和了一部分正電荷，從而使驗(yàn)電器的指針偏角減?。跪?yàn)電器指針回到零，用鈉燈發(fā)出的黃光照射鋅板，驗(yàn)電器指針無(wú)偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明鈉燈發(fā)出的黃光的頻率小于鋅的極限頻率，而紅外線(xiàn)比黃光的頻率還要低，更不可能使鋅板發(fā)生光電效應(yīng)．能否發(fā)生光電 效應(yīng)與入射光的強(qiáng)弱無(wú)關(guān)．,針對(duì)訓(xùn)練1 (雙選)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的裝置如圖2－1－2所示，用弧光燈照射鋅板，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 ( ) 圖2－1－2 A．用紫外光照射鋅板，驗(yàn)電器指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn) B．用綠色光照射鋅板，驗(yàn)電器指針會(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 答案 AD 解析 將擦得很亮的鋅板連接驗(yàn)電器，用弧光燈照射鋅板(弧光燈發(fā)出紫外線(xiàn))，驗(yàn)電器指針張開(kāi)一個(gè)角度，說(shuō)明鋅板帶電，而且鋅板帶的是正電，這說(shuō)明在紫外線(xiàn)照射下，鋅板中有一部分自由電子從表面飛出來(lái)，鋅板中缺少電子，于是帶正電，A、D對(duì)，C錯(cuò)；綠光不能使鋅板發(fā)生光電效應(yīng)，B錯(cuò)．,二、光電效應(yīng)規(guī)律及其解釋 1．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． 2．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．,3．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)． 4．隨著反向電壓的增大，光電流逐漸減小，說(shuō)明金屬中逸出的光電子的初動(dòng)能是不同的，而光電子的最大初動(dòng)能與遏止電壓是對(duì)應(yīng)的． 特別提醒 遏止電壓只與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)．,【例2】 (單選)利用光電管研究光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)如圖2－1－3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 ( ) 圖2－1－3 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K，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭移到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K，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭向B端滑動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)可能不變 答案 D,解析 因紫外線(xiàn)的頻率比可見(jiàn)光的頻率高，所以用紫外線(xiàn)照射時(shí)，電流表中一定有電流通過(guò)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；因不知陰極K的截止頻率，所以用紅光照射時(shí)，不一定發(fā)生光電效應(yīng)，所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤；即使UAK＝0，電流表中也有電流，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤；當(dāng)滑動(dòng)觸頭向B端滑動(dòng)時(shí)，UAK增大，陽(yáng)極A吸收光電子的能力增強(qiáng)，光電流會(huì)增大，當(dāng)所有光電子都到達(dá)陽(yáng)極A時(shí)，電流達(dá)到最大，即飽和電流．若在滑動(dòng)前，電流已經(jīng)達(dá)到飽和電流，那么即使增大UAK，光電流也不會(huì)增大，所以選項(xiàng)D正確．,針對(duì)訓(xùn)練2 (單選)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) 答案 C,解析 發(fā)生光電效應(yīng)幾乎是瞬時(shí)的，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；入射光的強(qiáng)度減弱，說(shuō)明單位時(shí)間內(nèi)的入射光子數(shù)目減少，頻率不變，逸出的光電子的最大初動(dòng)能也就不變，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；光電流隨入射光強(qiáng)度的減小而減小，逸出的光電子數(shù)目也隨入射光強(qiáng)度的減小而減少，故選項(xiàng)C正確；入射光照射到某金屬上發(fā)生光電效應(yīng)，說(shuō)明入射光頻率不低于這種金屬的極限頻率，入射光的強(qiáng)度減弱而頻率不變，同樣能發(fā)生光電效應(yīng)，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤．,三、經(jīng)典電磁理論與光電效應(yīng)的矛盾 在光的照射下，物體內(nèi)部的電子受到電磁波的作用做受迫振動(dòng).,【例3】 (單選)在光電效應(yīng)的規(guī)律中，經(jīng)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(shí)才能 產(chǎn)生光電效應(yīng) B．光電子的最大初動(dòng)能與入射光強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只隨入射光 頻率的增大而增大 C．入射光照射到金屬上時(shí)，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí) 的，一般不超過(guò)10－9s D．當(dāng)入射光頻率大于極限頻率時(shí)，光電子數(shù)目隨入射光 強(qiáng)度的增大而增多,答案 D 解析 由光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律與經(jīng)典電磁理論的矛盾可知，只有D正確．,針對(duì)訓(xùn)練3 (單選)如圖2－1－4所示為光電管的使用原理圖，已知有波長(zhǎng)為λ0的光照射到陰極K上時(shí)，電路中有光電流，則( ),圖2－1－4,A．若有波長(zhǎng)為λ(λ＜λ0)的光照到陰極K上，電路中一定沒(méi)有光電流 B．用波長(zhǎng)為λ0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(qiáng)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(zhǎng)為λ0的光的照射強(qiáng)度，則電路中的光電流減小，最終會(huì)為零 答案 B,解析 通過(guò)本實(shí)驗(yàn)可知，電路中要有光電流，入射光需達(dá)到一定頻率，低于這個(gè)頻率便沒(méi)有光電流產(chǎn)生，因此A選項(xiàng)中，λ＜λ0一定有ν＞ν0，故電路中一定有光電流，故A錯(cuò)誤；由實(shí)驗(yàn)結(jié)論易知，B正確；若用某光照射時(shí)，使光電管發(fā)生光電效應(yīng)，增大正向電壓，開(kāi)始光電流增大，正向電壓增大到某值時(shí)，可使從陰極逸出的光電子全部到達(dá)陽(yáng)極，此時(shí)電路中的光電流達(dá)最大值，再增大電壓，此后電流不變，故C錯(cuò)誤；減弱入射光的強(qiáng)度，可使光電流減小，但只要能發(fā)生光電效應(yīng)，光電流就不可能減為零，D錯(cuò)誤．應(yīng)選B.,