高中物理第二章波粒二象性2.1光電效應課件粵教版.ppt

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,第一節(jié) 光電效應,目標導航,預習導引,目標導航,預習導引,二,三,一,四,一、光電效應與光電流 在光(包括不可見光)的照射下物體發(fā)射出電子(光電子)的現(xiàn)象叫光電效應.利用光電效應可制成光電管. 陰極發(fā)出的光電子被陽極收集,在回路中會形成電流,稱為光電流.,,,,目標導航,二,三,一,四,預習導引,二、極限頻率 1.每種金屬都有一個極限頻率,入射光的頻率必須大于這個極限頻率才能產生光電效應. 2.光電子的初動能與入射光的強度無關,只隨入射光頻率的增大而增大.,,,,,目標導航,二,三,一,四,預習導引,在光電效應實驗中如果入射光的頻率一定而強度增加,將會產生什么結果?如果入射光的頻率增加,又將會產生什么結果? 答案:當入射光頻率高于金屬的極限頻率時,光強增加,發(fā)射的光電子數增多;當入射光頻率低于金屬的極限頻率時,無論光強怎么增加,都不會有光電子發(fā)射出來.入射光的頻率增加,發(fā)射的光電子最大初動能增大.,目標導航,二,三,一,四,預習導引,三、遏止電壓 在強度和頻率一定的光的照射下,回路中的光電流會隨著反向電壓的增大而減小,并且當反向電壓達到某一數值時,光電流將會減小到零,我們把這時的電壓稱為遏止電壓.,,,,,目標導航,二,一,三,四,預習導引,四、電磁理論解釋的困難 1.比較容易解釋 隨著光源強度的增加,光電流增大. 2.無法解釋 每種金屬都對應有一個不同的極限頻率,而且遏止電壓與光的頻率有關,與光的強度無關. 光電效應現(xiàn)象說明光具有粒子性,根據光的粒子性可以解釋光電效應現(xiàn)象.,,,,,,知識精要,思考探究,遷移應用,一,二,典題例解,一、光電效應的實驗規(guī)律,1.實驗規(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,光電流存在一個飽和值.也就是在電流較小時隨著電壓的增大而增大,當電流增大到一定值之后,即使電壓再增大,電流也不會增大了. 實驗表明入射光越強,單位時間內發(fā)射的光電子數越多. 2.實驗規(guī)律之二——存在著遏止電壓和截止頻率 對光電管加反向電壓,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生的光電效應,遏止電壓是不同的.,知識精要,思考探究,遷移應用,一,典題例解,遏止電壓與光電子的初速度的關系: 當入射光的頻率減小到某一數值νc時,即使不加反向電壓,也沒有光電流產生,表明沒有光電子了,νc稱為截止頻率. 實驗表明:光電子的能量與入射光的頻率有關,而與入射光的強弱無關,當入射光的頻率低于截止頻率時,不能發(fā)生光電效應. 3.實驗規(guī)律之三——光電效應具有瞬時性 當入射光的頻率超過截止頻率時,無論入射光強度怎么樣,立刻就能產生光電效應.精確測量表明,產生光電流的時間不超過10-9 s.,二,一,知識精要,思考探究,遷移應用,典題例解,入射光的頻率和光強對光電效應實驗有哪些影響? 答案: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. 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. 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.,二,一,知識精要,思考探究,遷移應用,典題例解,【例1】 (多選)如圖為光電管的工作原理圖.當用綠光照射光 電管陰極K時,可以發(fā)生光電效應,電路中有光電流.則以下說 法中正確的是( ) A.增大綠光照射強度,光電子最大初動能增大 B.增大綠光照射強度,電路中的光電流可能會增大 C.改用比綠光波長大的光照射光電管陰極K時,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,電路中一定有光電流,二,一,知識精要,思考探究,遷移應用,典題例解,思路分析:本題考查光電效應中光的頻率及光強對實驗現(xiàn)象的影響,解答本題必須掌握光電效應的實驗規(guī)律.光強的定義為垂直于光的傳播方向上單位面積上單位時間內通過的光的能量,其單位是J/(m2s),光強的大小只有在發(fā)生了光電效應時才對光電流起作用.光的頻率決定光子能量的大小,當光子的頻率達到一定數值時,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.,二,一,知識精要,思考探究,遷移應用,典題例解,解析:光電管的陰極K涂有金屬材料,與陰極相對應的是陽極A,當光照射到陰極K時,如果入射光的頻率大于陰極材料的極限頻率,就會發(fā)生光電效應現(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,光電子在電場的作用下由K運動到A,于是在回路中形成電流(光電流).本題在綠光照射下已經產生了光電流,增大光照的強度,有可能影響光電流的大小,不能改變光電子出射時的最大初動能,所以A錯誤,B正確.換用其他頻率或波長的光照射時,若其他光的頻率比綠光的大,則肯定可以產生光電流,若用比綠光波長大的光照射,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,是可以產生光電流的,反之則無光電流產生,所以C錯誤,D正確. 答案:BD,二,一,知識精要,思考探究,遷移應用,典題例解,二,一,知識精要,思考探究,遷移應用,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,靈敏電流計中沒有電流通過,其原因可能是( ) A.入射光太弱 B.入射光波長太長 C.光照時間短 D.電源正負極接反 答案:BD 解析:入射光的波長太長,頻率低于截止頻率,不能產生光電效應,選項B正確;電路中電源接反,對光電管加了反向電壓,若該電壓超過了遏止電壓,也沒有光電流產生,選項D正確.,二,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,思考探究,二、經典電磁理論與光電效應的矛盾,實驗結果表明,每種金屬都對應有一個不同的極限頻率,而且遏止電壓與光的頻率有關,卻與光的強度無關.由此可見,經典物理學里光的電磁理論在解釋光電效應實驗時遇到了根本性的困難.,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,思考探究,光的波動理論能否解釋光電效應現(xiàn)象?對照光電效應的實驗規(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,知識精要,典題例解,遷移應用,思考探究,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,思考探究,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,思考探究,【例2】 下列光電效應的規(guī)律中,用波動說能解釋的是( ) A.入射光的頻率必須大于被照金屬的極限頻率才能產生光電效應 B.發(fā)生光電效應時,光電流的強度隨入射光強度的增大而增大 C.光電子的最大初動能隨入射光頻率的增大而增大 D.光電效應發(fā)生的時間極短,一般不超過10-9 s 解析:按照波動說,入射光只要足夠強就能發(fā)生光電效應,A、C 錯誤;入射光越強,光電流越強,B正確;按照波動說,入射光較弱 時,只要照射足夠長時間,就能發(fā)生光電效應,D錯誤. 答案:B,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,思考探究,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,思考探究,光電效應中,從同一金屬逸出的電子的動能的最大值( ) A.只跟入射光的頻率有關 B.只跟入射光的強度有關 C.跟入射光的頻率和強度都有關 D.除跟入射光的頻率和強度有關外,還和光照時間有關 答案:A 解析:根據光電效應的規(guī)律知,光電子的最大初動能只取決于入射光的頻率,故A選項正確.,