高中物理 第2章 第1節(jié) 光電效應(yīng)課件 粵教版選修3-5.ppt

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第一節(jié)光電效應(yīng) 第二章波粒二象性 欄目鏈接 學(xué)習(xí)目標(biāo) 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 理解光電流的變化 極限頻率 遏止電壓 欄目鏈接 光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn) 如圖所示 取一塊鋅板 用砂紙將其一面擦一遍 去掉表面的氧化層 連接在驗(yàn)電器上 欄目鏈接 1 用弧光燈照射鋅板 看到的現(xiàn)象為 說(shuō)明 2 在弧光燈和鋅板之間插入一塊普通玻璃板 再用弧光燈照射 看到的現(xiàn)象為 說(shuō)明 欄目鏈接 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)象為 說(shuō)明 提示 1 驗(yàn)電器偏角張開(kāi)鋅板帶電了 弧光燈發(fā)出的紫外線照射到鋅板上 在鋅板表面發(fā)射出光電子 從而使鋅板帶上了正電 2 指針偏角明顯減小鋅板產(chǎn)生光電效應(yīng)是光中紫外線照射的結(jié)果而不是可見(jiàn)光 3 觀察不到指針的偏轉(zhuǎn)可見(jiàn)光不能使鋅板發(fā)生光電效應(yīng) 欄目鏈接 1 定義 物體在光的照射下發(fā)射電子的現(xiàn)象稱為光電效應(yīng) 發(fā)射出來(lái)的電子稱為光電子 光電子形成的電流稱為光電流 2 光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)探究 1 探究光電流的大小與入射光的強(qiáng)度及其頻率的關(guān)系 實(shí)驗(yàn)器材 白熾燈 濾光片 光電管 電流表 電壓表 電源 電阻等 原理示意圖如圖所示 欄目鏈接 探究思路 只改變?nèi)肷涔獾膹?qiáng)度或頻率 觀察光電流的大小變化情況 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 a 能否產(chǎn)生光電效應(yīng)與光的頻率有關(guān) 與光的強(qiáng)度和照射時(shí)間的長(zhǎng)短無(wú)關(guān) b 產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí) 電路中電流大小與光的強(qiáng)度有關(guān) 光的強(qiáng)度越大 電流越大 c 用不同頻率的光去照射鋅板 發(fā)現(xiàn)當(dāng)頻率低于某一值 0的光 不論強(qiáng)度多大 都不能產(chǎn)生光電子 因此 0稱為極限頻率 對(duì)于不同的材料 極限頻率不同 極限頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)稱為極限波長(zhǎng) 欄目鏈接 2 遏止電壓與光的強(qiáng)度及頻率的關(guān)系 遏止電壓 在光電管的兩個(gè)極上加上反向電壓 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 用符號(hào)U0表示 遏止電壓與光電子最大初動(dòng)能的關(guān)系為Ekm eU0 探究思路 只改變?nèi)肷涔獾膹?qiáng)度或頻率 測(cè)量遏止電壓的值 欄目鏈接 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 a 用相同頻率不同強(qiáng)度的光去照射陰極時(shí) 遏止電壓是相同的 這說(shuō)明同頻率 不同強(qiáng)度的光所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能是相同的 b 用相同強(qiáng)度不同頻率的光去照射陰極 頻率越高 遏止電壓越大 c 如圖所示 頻率 與遏止電壓U成線性關(guān)系 圖中的 0為極限入射光頻率 欄目鏈接 多選 光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的裝置如圖所示 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 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 欄目鏈接 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 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) 答案 AD方法總結(jié) 明確演示實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)電器指針張開(kāi)角度的原因是因?yàn)樽贤饩€使鋅板發(fā)生了光電效應(yīng) 欄目鏈接 課堂訓(xùn)練1 一驗(yàn)電器與鋅板相連 用一紫外線燈照射鋅板 關(guān)燈后 驗(yàn)電器指針保持一定偏角 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 欄目鏈接 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)度更大的紅外線燈照射鋅板 可觀察到驗(yàn)電器指針 填 有 或 無(wú) 偏轉(zhuǎn) 解析 當(dāng)用紫外線燈照射鋅板時(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)電器的指針偏角減小 使驗(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) 答案 1 減小 2 無(wú) 欄目鏈接 光電效應(yīng)規(guī)律 要發(fā)生光電效應(yīng) 必須滿足什么條件 提示 入射光頻率必須高于金屬的極限頻率 才能發(fā)生光電效應(yīng) 1 光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 1 任何一種金屬都有一個(gè)極限頻率 入射光頻率必須高于這個(gè)極限頻率 才能發(fā)生光電效應(yīng) 低于這個(gè)頻率的光不能發(fā)生光電效應(yīng) 2 光電子最大初動(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 3 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)s 4 當(dāng)入射光的頻率高于極限頻率時(shí) 單位時(shí)間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目與入射光的強(qiáng)度成正比 2 注意 1 發(fā)生光電效應(yīng)時(shí) 電子克服金屬原子核的引力逸出時(shí) 具有的動(dòng)能大小不同 金屬表面上的電子吸收光子后逸出時(shí)動(dòng)能的值最大 稱為最大初動(dòng)能 2 上面提到的入射光強(qiáng)度 指的是單位時(shí)間內(nèi)入射在金屬單位面積上的光子總能量 在入射光頻率不變的情況下 光強(qiáng)度與光子數(shù)成正比 對(duì)于不同頻率的光 即使光強(qiáng)度相同 光子數(shù)目也不同 因而逸出的光電子數(shù)目也有區(qū)別 多選 關(guān)于光電效應(yīng)的規(guī)律 下列說(shuō)法中正確的是 A 當(dāng)某種色光照射金屬表面時(shí) 能產(chǎn)生光電效應(yīng) 則入射光的頻率越高 產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能越大B 當(dāng)某種色光照射金屬表面時(shí) 能產(chǎn)生光電效應(yīng) 則入射光的強(qiáng)度越大 產(chǎn)生的光電子數(shù)越多 欄目鏈接 C 同一頻率的光照射不同的金屬 如果都能產(chǎn)生光電效應(yīng) 則逸出功大的金屬產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能也越大D 對(duì)某種金屬 入射光波長(zhǎng)必須大于某一極限波長(zhǎng) 才能產(chǎn)生光電效應(yīng)解析 對(duì)于某種金屬 其逸出功是一個(gè)定值 當(dāng)入射光頻率一定時(shí) 光子的能量是一定的 產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能也是一定的 若提高入射光的頻率 則產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能也將增大 因此A選項(xiàng)正確 要使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng) 必須使入射光的頻率大于其 極限頻率 0 即 0 0 時(shí)能發(fā)生光電效應(yīng) 因而D選項(xiàng)錯(cuò)誤 同一頻率的光照射到不同的金屬時(shí) 因不同金屬的逸出功不同 逸出功越小 即電子越容易擺脫金屬的束縛 電子脫離金屬表面時(shí)獲得的最大初動(dòng)能越大 因而C選項(xiàng)錯(cuò)誤 若入射光的頻率不變 對(duì)于特定的金屬 增加光強(qiáng)度 不會(huì)增大光電子的最大初動(dòng)能 但由于光強(qiáng)的增加 入射光的光子的數(shù)目增多 因而產(chǎn)生的光電子數(shù)目也隨之增多 光電流增大 因而B(niǎo)選項(xiàng)正確 故選項(xiàng)A B正確 答案 AB 方法總結(jié) 對(duì)一定的金屬來(lái)說(shuō) 逸出功是一定的 入射光的頻率越大 光子的能量越大 從金屬中逸出的光電子的最大初動(dòng)能就越大 如果入射光的頻率較低 光子的能量小于金屬的逸出功 就不能產(chǎn)生光電效應(yīng) 這就是存在極限頻率的原因 只有深刻理解逸出功和極限頻率的概念 才能從能量轉(zhuǎn)化和守恒的角度理解最大初動(dòng)能 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) 課堂訓(xùn)練2 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 C 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) 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 說(shuō)明光子能量不變 逸出的光電子的最大初動(dòng)能也就不變 選項(xiàng)B錯(cuò)誤 入射光子的數(shù)目減少 逸出的光電子數(shù)目也就減少 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