2.1-2.2光電效應(yīng)及解釋解析

1、第一節(jié) 光 電 效 應(yīng) 麥克斯韋麥克斯韋 光的電磁說使光的光的電磁說使光的波動理論發(fā)展到相當(dāng)完美的地波動理論發(fā)展到相當(dāng)完美的地步。步。 但是：早在但是：早在1887年年赫茲赫茲在作電磁的實驗時，就偶然在作電磁的實驗時，就偶然發(fā)現(xiàn)了一個后來被稱作光電發(fā)現(xiàn)了一個后來被稱作光電效應(yīng)的現(xiàn)象，這個現(xiàn)象使光效應(yīng)的現(xiàn)象，這個現(xiàn)象使光的電磁說遇到了無法克服的的電磁說遇到了無法克服的困難。困難。赫赫赫茲赫茲一、光電效應(yīng)現(xiàn)象光電效應(yīng)實驗裝置圖1.1.用弧光燈照射鋅板驗電器指針張開，說明什么？用弧光燈照射鋅板驗電器指針張開，說明什么？2.2.用絲綢摩擦過的玻璃棒靠近鋅板，指針張角增大，用絲綢摩擦過的玻璃棒靠近鋅板，

2、指針張角增大，說明什么？說明什么？鋅板帶了電（電的性質(zhì)不清楚）鋅板帶了電（電的性質(zhì)不清楚）鋅板帶了正電鋅板帶了正電1.1.光電效應(yīng)：在光（包括不可見光）的照射下，從光電效應(yīng)：在光（包括不可見光）的照射下，從物體發(fā)射出電子的現(xiàn)象。物體發(fā)射出電子的現(xiàn)象。3 3. .光電子：在光電效應(yīng)中發(fā)射出的電子。光電子：在光電效應(yīng)中發(fā)射出的電子。 光電流：由光電子形成的電流。光電流：由光電子形成的電流。2 2. .入射光照射到金屬上，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時入射光照射到金屬上，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時的，的，一般不超過一般不超過1010-9 -9 s s。4.光電管：就是利用光電效應(yīng)把光信號轉(zhuǎn)變成電信號的一種傳感器

3、。 光電管的工作原理:為了把光電子盡可能多地收集到陽極，以增強光電流，通常還在光電管兩極加上正向電壓，如圖所示，光電流在電阻的兩端產(chǎn)生電壓Uab，隨著入射光的強弱變化而變化。這樣，光電管就把光信號變成了電信號。1.1.用紫光照射用紫光照射K K, ,有光電流有光電流. .2.2.用紅光照射用紅光照射K K, ,無光電流無光電流. .3.3.增大紅光強度仍無光電流增大紅光強度仍無光電流. .以上現(xiàn)象說明什么以上現(xiàn)象說明什么? ? 任何一種金屬都對應(yīng)一個極限頻率任何一種金屬都對應(yīng)一個極限頻率 0 0，入，入射光的頻率射光的頻率 只有大于極限頻率只有大于極限頻率 0 0 , ,才能產(chǎn)生光才能產(chǎn)生光電

4、效應(yīng)電效應(yīng). .實驗探究:光電效應(yīng)規(guī)律4.4.紫光照射，增加電壓紫光照射，增加電壓U U, ,光電光電流增大，趨于一個流增大，趨于一個飽和值飽和值. .5.5.增大紫光強度增大紫光強度, ,飽和電流增飽和電流增大大. .以上現(xiàn)象說明什么以上現(xiàn)象說明什么? ? 入射光越強入射光越強, ,單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多. .實驗探究:光電效應(yīng)規(guī)律思考：為什么光的波動理論無法解釋光電效應(yīng)？振幅（光強）越大，光能越大，光的振幅（光強）越大，光能越大，光的能量與頻率無關(guān)能量與頻率無關(guān)光的波動理論描述光的能量光的波動理論描述光的能量1、極限頻率極限頻率2、光電效應(yīng)的瞬時性光電效應(yīng)

5、的瞬時性光電效應(yīng)中出現(xiàn)的現(xiàn)象光電效應(yīng)中出現(xiàn)的現(xiàn)象光的波動理論在解釋光電光的波動理論在解釋光電效應(yīng)時遇到了巨大的困難。后效應(yīng)時遇到了巨大的困難。后來，愛因斯坦在普朗克量子化來，愛因斯坦在普朗克量子化理論的啟發(fā)下，提出了光子學(xué)理論的啟發(fā)下，提出了光子學(xué)說說普朗克普朗克愛因斯坦愛因斯坦愛因斯坦：光子說 在空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，在空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫一個光子，光子的能量跟它的頻率成正比。每一份叫一個光子，光子的能量跟它的頻率成正比。 E=hE=h : : （普朗克恒量：（普朗克恒量：h=6.63h=6.631010-34-34 Js Js）（紅橙黃綠藍靛紫

6、：頻率越來越大，能量越來越大）（紅橙黃綠藍靛紫：頻率越來越大，能量越來越大） 逸出功逸出功W W0 0：金屬表面上的電子從金屬中逸出需金屬表面上的電子從金屬中逸出需克服原子核的引力所做的功?？朔雍说囊λ龅墓Α９怆娦?yīng)方程：mVmVm m2 22 = h2 = h W W0 0當(dāng)當(dāng)V Vm m=0 =0 時，時， 為極限頻率為極限頻率 0 0 , , 0 0=W=W0 0/h/h只有當(dāng)只有當(dāng) W W0 0/h/h，才能發(fā)生光電效應(yīng)才能發(fā)生光電效應(yīng) 6.6.調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)R R, ,使電壓使電壓U U=0,=0,但但 I I0.0.7. 7. 施加反向電壓施加反向電壓, , 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)R R, ,

7、 U U 增大時，增大時，I I 減小減小 當(dāng)電壓為當(dāng)電壓為U U0 0時時, ,I I=0. =0. ( (反向電壓反向電壓U U0 0稱為稱為遏止電壓遏止電壓) ) 以上現(xiàn)象說明什么以上現(xiàn)象說明什么? ?1.1.光電子有初動能光電子有初動能. .2.2.光電子的最大初動能光電子的最大初動能 mvmvmaxmax2 2/ /2=2=eUeUc c實驗探究:光電效應(yīng)規(guī)律8.8.增大入射藍光的強度增大入射藍光的強度, , I I=0, =0, U Uc c不變不變. .9.9.改用頻率更大的紫光照改用頻率更大的紫光照 射射, ,使使I I=0, =0, U Uc c增大增大. . 以上現(xiàn)象說明什

8、么以上現(xiàn)象說明什么? ?光電子的能量與入射光的頻率有關(guān)光電子的能量與入射光的頻率有關(guān), ,與入與入射光的強弱無關(guān)射光的強弱無關(guān). .實驗探究:光電效應(yīng)規(guī)律光電效應(yīng)規(guī)律總結(jié)1.1.任何一種金屬都對應(yīng)一個極限頻率任何一種金屬都對應(yīng)一個極限頻率, ,入射光的頻率只入射光的頻率只有大于極限頻率有大于極限頻率, ,才能產(chǎn)生光電效應(yīng)才能產(chǎn)生光電效應(yīng). .2.2.光電子的最大初動能與入射光的強度光電子的最大初動能與入射光的強度（單位時間內(nèi)（單位時間內(nèi)發(fā)射光子數(shù)目多）發(fā)射光子數(shù)目多）無關(guān)無關(guān), ,只隨入射光的頻率只隨入射光的頻率（決定每個（決定每個光子的能量）光子的能量）增大而增大增大而增大. .3.3.當(dāng)入

9、射光的頻率大于極限頻率時當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時, ,在單位時間發(fā)射的在單位時間發(fā)射的光電子數(shù)跟入射光的強度成正比光電子數(shù)跟入射光的強度成正比. .鞏固1 光電效應(yīng)實驗的裝置如圖光電效應(yīng)實驗的裝置如圖, ,則下面說法中正確則下面說法中正確的是的是A.A.用紫外光照射用紫外光照射, ,驗電器指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)驗電器指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn). .B.B.用紅色光照射用紅色光照射, ,驗電器指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)驗電器指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn). .C.C.使驗電器指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是正電荷使驗電器指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是正電荷. .D. D. 鋅板帶的是負電荷鋅板帶的是負電荷. .【ACAC】鞏固2 某單色光照射某金屬時不能產(chǎn)生光電效應(yīng)某

10、單色光照射某金屬時不能產(chǎn)生光電效應(yīng), ,則則下述措施中可能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的是下述措施中可能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的是A.A.延長光照時間延長光照時間B.B.增大光的強度增大光的強度C.C.換用波長較低的光照射換用波長較低的光照射D.D.換用頻率較低的光照射換用頻率較低的光照射【C C】鞏固3用綠光照射一光電管用綠光照射一光電管, ,能產(chǎn)生光電效應(yīng)能產(chǎn)生光電效應(yīng). .欲使光電子從陰極欲使光電子從陰極逸出時的最大初動能增大逸出時的最大初動能增大, ,應(yīng)應(yīng)A.A.改用紅光照射改用紅光照射B.B.增大綠光的強度增大綠光的強度C.C.增大光電管上的加速電壓增大光電管上的加速電壓D.D.改用紫光照射改

11、用紫光照射. .【D D】鞏固4用某種單色光照射某種金屬表面，發(fā)生光電效應(yīng)用某種單色光照射某種金屬表面，發(fā)生光電效應(yīng). .現(xiàn)將該單色光的光強減弱，則現(xiàn)將該單色光的光強減弱，則A.A.光電子的最大初動能不變光電子的最大初動能不變B.B.光電子的最大初動能減少光電子的最大初動能減少 C.C.單位時間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)減少單位時間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)減少D.D.可能不發(fā)生光電效應(yīng)可能不發(fā)生光電效應(yīng)【ACAC】鞏固5一細束平行光經(jīng)玻璃三棱鏡折射后分解為互相分一細束平行光經(jīng)玻璃三棱鏡折射后分解為互相分離的三束光離的三束光, ,分別照射到相同的金屬板分別照射到相同的金屬板a a、b b、c c上上, ,如圖所示

12、如圖所示, ,已知金屬板已知金屬板b b有光電子放出有光電子放出, ,則則A.A.板板a a一定不放出光電子一定不放出光電子B.B.板板a a一定放出光電子一定放出光電子C.C.板板c c一定不放出光電子一定不放出光電子D.D.板板c c一定放出光電子一定放出光電子 【D D】鞏固6電鍵電鍵K K斷開時斷開時, ,用光子能量為用光子能量為2.5eV2.5eV的一束光照射陰的一束光照射陰極極P P, ,發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零. .合上電鍵合上電鍵, ,調(diào)節(jié)滑線調(diào)節(jié)滑線變阻器變阻器, , 當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.60V0.60V時時, ,電流電流表讀數(shù)為零

13、表讀數(shù)為零. .由此可知陰極材料的逸出功為由此可知陰極材料的逸出功為A.1.9eVA.1.9eVB.0.6eVB.0.6eVC.2.5eV C.2.5eV D.3.1eVD.3.1eV 【A A】鞏固7 在在X X射線管中射線管中, ,由陰極發(fā)射的電子被加速后打由陰極發(fā)射的電子被加速后打到陽極到陽極, ,會產(chǎn)生包括會產(chǎn)生包括X X光在內(nèi)的光子光在內(nèi)的光子, ,其中光子能量其中光子能量的最大值等于電子的動能的最大值等于電子的動能. .已知陽極與陰極之間的已知陽極與陰極之間的電勢差電勢差U U, ,普朗克常數(shù)普朗克常數(shù)h h, ,電子電量電子電量e e和光速和光速c c, ,求該求該X X射線管發(fā)

14、出的射線管發(fā)出的X X光的最大頻率和最小波長光的最大頻率和最小波長. .heUeUhc鞏固8 用不同頻率的紫外光分別照射鎢和鋅的表面用不同頻率的紫外光分別照射鎢和鋅的表面而產(chǎn)生光電效應(yīng)而產(chǎn)生光電效應(yīng), ,可得到光電子最大初動能可得到光電子最大初動能E Ek k隨入隨入射光頻率射光頻率 變化的變化的E Ek k - - 圖圖. .已知鎢的逸出功是已知鎢的逸出功是3.28eV,3.28eV,鋅的逸出功是鋅的逸出功是3.34eV,3.34eV,若將二者的圖線畫若將二者的圖線畫在同一個在同一個E Ek k - - 坐標(biāo)圖中坐標(biāo)圖中, ,用實線表示鎢、虛線表示用實線表示鎢、虛線表示鋅鋅, ,則正確反映這

15、一過程的圖是則正確反映這一過程的圖是【A A】鞏固9 人眼對綠光最為敏感人眼對綠光最為敏感. .正常人的眼睛接收到波正常人的眼睛接收到波長為長為530nm530nm的綠光時的綠光時, ,只要每秒有只要每秒有6 6個綠光的光子射個綠光的光子射入瞳孔入瞳孔, ,眼睛就能察覺眼睛就能察覺. .普朗克常量為普朗克常量為6.636.631010- -3434Js,Js,光速為光速為3.03.010108 8m/s,m/s,則人眼能察覺到綠光時則人眼能察覺到綠光時所接收到的最小功率是所接收到的最小功率是A.2.3A.2.31010-18-18W WB.3.8B.3.81010-19-19W WC.7.0C.7.01010-48-48W WD.1.2D.1.21010-48-48W W【