光電效應(yīng)與光的量子

第四章

波粒二象性1精選ppt4.1-4.2量子概念的誕生光電效應(yīng)與光的量子說(shuō)1.了解黑體與黑體輻射，知道輻射強(qiáng)度與波長(zhǎng)的關(guān)系.2.了解能量子的概念及提出的過(guò)程.3.知道光電效應(yīng)現(xiàn)象及其實(shí)驗(yàn)規(guī)律.4.掌握愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程及其意義.

學(xué)習(xí)目標(biāo)定位2精選ppt學(xué)習(xí)探究區(qū)一、光電效應(yīng)產(chǎn)生的條件二、光電效應(yīng)的規(guī)律三、動(dòng)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程3精選ppt一、光電效應(yīng)產(chǎn)生的條件問(wèn)題設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：探究光電效應(yīng)產(chǎn)生的條件如圖1所示，取一塊鋅板，用砂紙將其一面擦一遍，去掉外表的氧化層，連接在驗(yàn)電器上.圖14精選ppt(1)用弧光燈照射鋅板，看到的現(xiàn)象是______________.答案驗(yàn)電器偏角張開(kāi).說(shuō)明鋅板帶電了.弧光燈發(fā)出的紫外線(xiàn)照射到鋅板上，在鋅板外表發(fā)射出光電子，從而使鋅板帶上了正電.5精選ppt(2)假設(shè)在弧光燈和金屬板之間插入一塊普通玻璃板，再用弧光燈照射，看到的現(xiàn)象是____________________________________________________________________.答案指針偏角明顯減小.因?yàn)樽贤饩€(xiàn)不能穿過(guò)玻璃板而可見(jiàn)光和紅外線(xiàn)卻能，由此說(shuō)明金屬板產(chǎn)生光電效應(yīng)是光中紫外線(xiàn)照射的結(jié)果而不是可見(jiàn)光和紅外線(xiàn).6精選ppt(3)撤去弧光燈，換用白熾燈發(fā)出的強(qiáng)光照射鋅板，并且照射較長(zhǎng)時(shí)間，看到的現(xiàn)象是__________________________________________________________________.答案觀(guān)察不到指針的偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明可見(jiàn)光不能使鋅板發(fā)生光電效應(yīng).7精選ppt8精選ppt要點(diǎn)提煉1.光電效應(yīng)的實(shí)質(zhì)：光現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為

電現(xiàn)象.2.光電效應(yīng)中的光包括不可見(jiàn)光和可見(jiàn)光.3.金屬都存在一個(gè)極限頻率，只有入射光的頻率大于該金屬的極限頻率時(shí)光電效應(yīng)才能發(fā)生.轉(zhuǎn)化為9精選ppt例1如圖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，那么以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)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)的是正電荷圖210精選ppt解析將擦得很亮的鋅板與驗(yàn)電器連接，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)明鋅板帶了電，進(jìn)一步研究說(shuō)明鋅板帶正電.這說(shuō)明在紫外線(xiàn)的照射下，鋅板中有一局部自由電子從外表飛出來(lái)，鋅板中缺少電子，于是帶正電，選項(xiàng)A、D正確.紅光不能使鋅板發(fā)生光電效應(yīng).答案AD返回11精選ppt問(wèn)題設(shè)計(jì)二、光電效應(yīng)的規(guī)律如圖3所示，陰極K和陽(yáng)極A是密封在真空玻璃管中的兩個(gè)電極，K用銫做成.電源加在K和A之間的電壓大小可以調(diào)整，正負(fù)極也可以對(duì)調(diào).圖312精選ppt(1)加在光電管兩極間電壓為零時(shí)，用紫光照射陰極，回路中有電流嗎？改變?nèi)肷涔鈴?qiáng)度，光電流大小如何變化？答案有.光越強(qiáng)，光電流越大.13精選ppt(2)保持入射光的強(qiáng)度不變，更換濾色片以改變?nèi)肷涔忸l率，使光由紫光→藍(lán)光→綠光→紅光，會(huì)看到什么現(xiàn)象？這說(shuō)明什么？答案紫光、藍(lán)光、綠光照射下有光電流，紅光那么沒(méi)有.說(shuō)明入射光的頻率低于某一極限頻率時(shí)將不能產(chǎn)生光電效應(yīng).14精選ppt(3)在紫光照射下，加上反向電壓，直至電流為0.改變光強(qiáng)做兩次，記錄下各個(gè)遏止電壓的值；改用藍(lán)光和綠光再各做一次，也記錄下遏止電壓的值.你發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律？答案用紫光照射，不管光強(qiáng)如何，遏止電壓相同；由紫光換成藍(lán)光→綠光，遏止電壓減小.說(shuō)明遏止電壓隨入射光頻率的減小而減小.15精選ppt(4)遏止電壓U與光電子的最大初動(dòng)能Ekm什么關(guān)系？由上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說(shuō)明最大初動(dòng)能與什么有關(guān)？答案根據(jù)動(dòng)能定理eU＝Ekm，遏止電壓不同說(shuō)明光電子的最大初動(dòng)能只與入射光頻率有關(guān)，且隨入射光頻率的增大而增大.16精選ppt

要點(diǎn)提煉1.光電效應(yīng)的四條規(guī)律(1)極限頻率的存在：入射光的頻率必須

ν0，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)，與入射光強(qiáng)度及照射時(shí)間無(wú)關(guān).(2)光電子的最大初動(dòng)能隨著

的增加而增加，而與入射光強(qiáng)度

.(3)當(dāng)產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí)，光電流大小隨入射光強(qiáng)度的增大而

.(4)光電效應(yīng)的發(fā)生幾乎是

的，一般不超過(guò)

.大于入射光頻率無(wú)關(guān)增大瞬時(shí)10－9s17精選ppt2.掌握三個(gè)概念的含義(1)入射光頻率決定著

和

；(2)入射光強(qiáng)度決定著

；(3)飽和光電流決定著

.能否發(fā)生光電效應(yīng)光電子的最大初動(dòng)能單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光子數(shù)單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)18精選ppt例2如圖4所示，電路中各元件完好，光照射到陰極K.靈敏電流計(jì)沒(méi)有示數(shù)，其可能原因是(

)A.入射光強(qiáng)度太弱B.入射光的頻率太小C.光照時(shí)間短D.電源正負(fù)極接反圖419精選ppt解析題圖所示電路中形成電流需要具備兩個(gè)條件：一是陰極K在光照射下有光電子逸出，二是溢出的光電子應(yīng)該能在電路中定向移動(dòng)到達(dá)陽(yáng)極A.光電子的逸出取決于入射光的頻率ν，只有入射光的頻率大于截止頻率ν0時(shí)才有光電子逸出，與入射光的強(qiáng)度和時(shí)間無(wú)關(guān)，A、C錯(cuò)，B對(duì)；20精選ppt光電子能否到達(dá)陽(yáng)極A，取決于光電子的初動(dòng)能大小和兩極間所加電壓的正負(fù)和大小共同決定，一旦電源接反了且電壓大于遏止電壓，即使具有最大初動(dòng)能的光電子也不能到達(dá)陽(yáng)極，即使發(fā)生了光電效應(yīng)現(xiàn)象，電路中也不會(huì)有光電流，D對(duì)，所以正確選項(xiàng)為B、D.答案BD21精選ppt針對(duì)訓(xùn)練當(dāng)用綠光照射光電管陰極K時(shí)，可以發(fā)生光電效應(yīng)，那么以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A.增大綠光照射強(qiáng)度，光電子的最大初動(dòng)能增大B.增大綠光照射強(qiáng)度，電路中光電流增大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22精選ppt解析光電流與光強(qiáng)有關(guān)，光越強(qiáng)光電流越大，故B對(duì)；最大初動(dòng)能與光強(qiáng)無(wú)關(guān)，故A錯(cuò)；當(dāng)改用頻率更大的光照射時(shí)，一定能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，因此有光電流，故C錯(cuò)，D對(duì).答案D返回23精選ppt要點(diǎn)提煉三、愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程對(duì)光電效應(yīng)方程hν＝mv2＋W的理解(1)光電效應(yīng)方程實(shí)質(zhì)上是能量守恒方程.能量為ε＝hν的光子被電子所吸收，電子把這些能量的一局部用來(lái)克服金屬外表對(duì)它的吸引，另一局部就是電子離開(kāi)金屬外表時(shí)的動(dòng)能.如果克服吸引力做功最少為W，那么電子離開(kāi)金屬外表時(shí)動(dòng)能為Ek，根據(jù)能量守恒定律可知：Ek＝.最大hν－W24精選ppt(2)光電效應(yīng)方程包含了產(chǎn)生光電效應(yīng)的條件.假設(shè)發(fā)生光電效應(yīng)，那么光電子的最大初動(dòng)能必須大于零，即Ek＝hν－W>0，亦即hν>，ν>＝ν0，而ν0＝恰好是光電效應(yīng)的截止頻率.W25精選ppt(3)Ekm－ν曲線(xiàn).如圖5所示是光電子最大初動(dòng)能Ekm隨入射光頻率ν的變化曲線(xiàn).這里，橫軸上的截距是

；縱軸上的截距是

；斜率為

.圖5截止頻率或極限頻率逸出功的負(fù)值普朗克常量26精選ppt例3如圖6所示，當(dāng)電鍵K斷開(kāi)時(shí)，用光子能量為2.5eV的一束光照射陰極P，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零.合上電鍵，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.6V時(shí)，電流表讀數(shù)仍不為零.當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.6V時(shí)，電流表讀數(shù)為零.由此可知陰極材料的逸出功為(

)A.1.9eV B.0.6eV C.2.5eV D.3.1eV圖627精選ppt解析由題意知光電子的最大初動(dòng)能為Ek＝eU＝0.6eV所以根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W可得W＝hν－Ek＝(2.5－0.6)eV＝1.9eV.答案A返回28精選ppt課堂要點(diǎn)小結(jié)能量量子化光的粒子性黑體輻射的特性能量子：普朗克假說(shuō)ε＝hν光電效應(yīng)光現(xiàn)象

電現(xiàn)象實(shí)質(zhì)：電子

光電子

實(shí)驗(yàn)規(guī)律轉(zhuǎn)化吸收光子光子說(shuō)：ε＝hν愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程hν＝

mv2＋W解釋光電效應(yīng)返回29精選ppt自我檢測(cè)區(qū)123430精選ppt12341.以下關(guān)于光子說(shuō)對(duì)光電效應(yīng)的解釋正確的選項(xiàng)是()A.金屬外表的一個(gè)電子只能吸收一個(gè)光子B.電子吸收光子后一定能從金屬外表逸出，成為光電子C.金屬外表的一個(gè)電子吸收假設(shè)干個(gè)光子，積累了足夠的能量才能從金屬外表逸出D.無(wú)論光子能量大小如何，電子吸收光子并積累了能量后，總能逸出成為光電子31精選ppt1234解析根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律可知：金屬中的一個(gè)電子只能吸收一份光子的能量，一個(gè)光子的能量也只能交給一個(gè)電子.電子吸收一個(gè)光子的能量后，動(dòng)能立即增大，不需要積累能量的過(guò)程，不存在一個(gè)電子吸收假設(shè)干光子的現(xiàn)象.且只有當(dāng)入射光的能量不低于該金屬電子的逸出功時(shí)，才能發(fā)生光電效應(yīng)，即入射光頻率不低于金屬的極限頻率時(shí)才能發(fā)生光電效應(yīng).答案A32精選ppt2.如圖7所示是光電效應(yīng)中光電子的最大初動(dòng)能Ekm與入射光頻率ν的關(guān)系圖像.從圖中可知(

)A.Ekm與ν成正比B.入射光頻率必須大于或等于極限頻率ν0時(shí)，才能產(chǎn)生

光電效應(yīng)C.對(duì)同一種金屬而言，Ekm僅與ν有關(guān)D.Ekm與入射光強(qiáng)度成正比圖7解析由Ekm＝hν－W知B、C正確，A、D錯(cuò)誤.1234BC33精選ppt12343.用同一束單色光，在同一條件下先后照射鋅片和銀片，都能產(chǎn)生光電效應(yīng)，在這兩個(gè)過(guò)程中，對(duì)于以下四個(gè)量，一定相同的是______，可能相同的是______，一定不同的是______.A.光子的能量 B.光電子的逸出功C.光電子的動(dòng)能 D.光電子的初動(dòng)能34精選ppt1234解析光子的能量由光的頻率決定，同一束單色光頻率相同，因而光子能量相同.逸出功等于電子脫離原子核束縛需要做的最少的功，因此只由材料決定.鋅片和銀片的光電效應(yīng)中，光電子的逸出功一定不相同.由Ek＝hν－W，照射光子能量hν相同，逸出功W不同，那么電子最大初動(dòng)能也不同.由于光電子吸收光子后到達(dá)35精選ppt1234金屬外表的路徑不同，途中損失的能量也不同，因而脫離金屬時(shí)的動(dòng)能可能分布在零到最大初動(dòng)能之間.所以，光電子的動(dòng)能或初動(dòng)能是可能相等的.答案ACDB36精選ppt12344.神光“Ⅱ〞裝置是我國(guó)規(guī)模最大的高功率固體激光系統(tǒng)，利用它可獲得能量為2400J、波長(zhǎng)λ＝0.3