浙江省高三物理復(fù)習(xí) 第13章 第3講 光電效應(yīng)課件

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1、一、光電效應(yīng)的規(guī)律1任何一種金屬都有發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率，入射光的頻率必須大于這個(gè)頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng)2光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，隨入射光的頻率增大而增大3光電效應(yīng)的產(chǎn)生幾乎是瞬時(shí)的，一般不超過109s.4當(dāng)入射光的頻率大于金屬極限頻率時(shí)，光電流強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比二、光電效應(yīng)方程1光子說：在空間傳播的光不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份稱為一個(gè)光子，光子的能量與其頻率成正比，即E=hv.2愛因斯坦光電效應(yīng)方程EkhvW.三、光的波粒二象性光既具有波動(dòng)性，又有粒子性1大量光子產(chǎn)生的效果顯示出波動(dòng)性，個(gè)別光子產(chǎn)生的效果顯示出粒子性 2光子和電子、質(zhì)子等實(shí)物粒子一樣，具有能量和動(dòng)

2、量與其他物質(zhì)相互作用時(shí)，粒子性起主導(dǎo)作用；在光的傳播過程中，光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的可能性的多少(概率)，由波動(dòng)性起主導(dǎo)作用四、物質(zhì)波任何運(yùn)動(dòng)物體都有一種波與它對(duì)應(yīng)，波長(zhǎng)是3對(duì)不同頻率的光，頻率低、波長(zhǎng)長(zhǎng)的光，波動(dòng)性特征顯著；而頻率高、波長(zhǎng)短的光，粒子性特征顯著hp(2)輕核聚變：某些輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核的反應(yīng)過程，同時(shí)釋放出大量的核能要想使氘核和氚核結(jié)合成氦核，必須達(dá)到幾百萬度以上的高溫，因此裂變反應(yīng)又叫熱核反應(yīng)23411120HHHn如：應(yīng)用：氫彈一、光電效應(yīng)及光電效應(yīng)方程例1、在做光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，某金屬被光照射發(fā)生了光電效應(yīng)，實(shí)驗(yàn)測(cè)出了光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光的頻率的關(guān)系如圖1331

3、所示，由實(shí)驗(yàn)圖象可求出()A該金屬的逸出功B該金屬的極限頻率C單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)D普朗克恒量ABD圖1331000()0.kkkEhWWEyax bEc 根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程，任何一種金屬的逸出功一定，說明隨 的變化而變化，且是線性關(guān)系 與 類似 ，直線的斜率等于普朗克恒量，直線與橫軸的截距表示 時(shí)的頻率，即為金屬的極限頻率，由波速公式 求該金屬發(fā)生光電效應(yīng)照射光的極解析：限波長(zhǎng)點(diǎn)評(píng)：正確理解金屬的逸出功的概念，知道極限頻率(或最大波長(zhǎng))存在的原因是解決光電效應(yīng)問題的關(guān)鍵；光電效應(yīng)是金屬中的自由電子吸收了光子的能量后，其動(dòng)能大到足以克服金屬離子的引力而逃逸出金屬表面，成為光電子對(duì)一定

4、的金屬來說，逸出功是一定的照射光的頻率越大，光子的能量越大，從金屬中逸出的光電子的初動(dòng)能就越大如果入射光子的頻率較低，它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變式訓(xùn)練1、下面說法正確的是()A光子射到金屬表面時(shí)，可能有電子發(fā)出B光子射到金屬表面時(shí)，一定有電子發(fā)出C電子轟擊金屬表面時(shí)，可能有光子發(fā)出D電子轟擊金屬表面時(shí)，一定有光子發(fā)出AC變式訓(xùn)練2、關(guān)于光電效應(yīng)，下列幾種敘述正確的是()A金屬電子的逸出功與入射光的頻率成正比B光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度無關(guān)C用不可見光照射金屬一定比用可見光照射同種金屬產(chǎn)生的光電子的初動(dòng)能大D對(duì)于任何一種金屬都存在一個(gè)“最大波長(zhǎng)”，入

5、射光的波長(zhǎng)必須小于這個(gè)波長(zhǎng)，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)D解析：金屬的逸出功由該金屬?zèng)Q定，與入射光源頻率無關(guān)，當(dāng)入射光的頻率大于金屬極限頻率時(shí)，光電流的強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度成正比，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤不可見光包括能量大的紫外線、X射線、射線，也包括能量比可見光小的紅外線、無線電波，選項(xiàng)C錯(cuò)誤故答案為D.二、光電效應(yīng)與光學(xué)知識(shí)結(jié)合例2、如圖1332所示，與鋅板相連的驗(yàn)電器的鋁箔原來是張開的，現(xiàn)在讓弧光燈發(fā)出的光經(jīng)一狹縫后照射到鋅板，發(fā)現(xiàn)在鋅板上形成明暗相間的條紋，同時(shí)與鋅板相連的驗(yàn)電器的鋁箔張角變大，以上實(shí)驗(yàn)事實(shí)說明() A光具有波粒二象性B驗(yàn)電器的鋁箔原來帶負(fù)電C鋅板上亮條紋是平行等寬度的D若改用激光器發(fā)出的紅光照

6、射鋅板，觀察到驗(yàn)電器的鋁箔張角一定會(huì)變得更大A圖1332解析：當(dāng)弧光燈發(fā)出的光經(jīng)過狹縫照在鋅板上，鋅板上形成明暗相間的條紋，發(fā)生衍射現(xiàn)象，中心條紋寬度最寬，說明光有波動(dòng)性；同時(shí)與鋅板相連的驗(yàn)電器的鋁箔張角變大，發(fā)生了光電效應(yīng)，電子飛出，鋅板原帶正電，說明光有粒子性所以A正確，B、C錯(cuò)誤紅光的頻率小于弧光燈發(fā)出的光頻率，不一定發(fā)生光電效應(yīng)，D錯(cuò)誤變式訓(xùn)練3、顏色不同的A光和B光由介質(zhì)射向空氣時(shí)，臨界角分別為A和B，且AB，當(dāng)A光照射某種金屬時(shí)發(fā)生了光電效應(yīng)，現(xiàn)改用B光去照射，可以斷定的是()A不一定能發(fā)生光電效應(yīng) B光電子的最大初動(dòng)能增大C光電子數(shù)目減少 D光電子數(shù)目增大B解析：臨界角越大，則折

7、射率越小，折射率越小，則光的頻率就越小，所以若A光能發(fā)生光電效應(yīng)，則B光必能發(fā)生光電效應(yīng)，且光電子的最大初動(dòng)能增大但是光電子數(shù)目的多少取決于光的強(qiáng)度，所以無法判定三、光電效應(yīng)的實(shí)際應(yīng)用例3如圖1333所示電路中兩個(gè)光電管的陰極是由同種金屬材料制成的，現(xiàn)用強(qiáng)度相同的兩束光分別照射兩個(gè)光電管的陰極，紫光照在甲電路的光電管上，綠光照在乙電路的光電管上，若都能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則下列判斷中正確的是()圖1333A從兩個(gè)極板射出的光電子的最大初動(dòng)能相同B甲光電管中打到陽極上的光電子的最大動(dòng)能一定大于乙光電管中打到陽極上的光電子的最大動(dòng)能C單位時(shí)間內(nèi)由兩光電管產(chǎn)生的光電子的數(shù)量相同D單位時(shí)間內(nèi)由乙光電管產(chǎn)生的

8、光電子的數(shù)量比甲光電管產(chǎn)生的光電子的數(shù)量多解析：根據(jù)光電效應(yīng)方程，光電子的初動(dòng)能由光的頻率決定，紫光的頻率比綠光的頻率大，所以B對(duì)根據(jù)光的能量由光子個(gè)數(shù)和頻率共同決定，即Enh，所以強(qiáng)度相同的紫光和綠光，綠光的光子個(gè)數(shù)比紫光多，則單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子的數(shù)量也比較多，所以D對(duì)故答案為BD.變式訓(xùn)練4、如圖1334是研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)電路現(xiàn)用等離子態(tài)的氫氣(電離態(tài))躍遷時(shí)所發(fā)出的光照射光電管的陰極K，測(cè)得微安表的示數(shù)是40A，電壓表的示數(shù)是20V.已知光電管陰極材料的逸出功是3.6eV.求：(1)氫氣發(fā)光的最短波長(zhǎng)；(2)光電管陰極材料的極限波長(zhǎng)；(3)光電子到達(dá)陽極A的最大動(dòng)能.圖1334 1918minmax8348181919034ma9x7811 9.1 10 3.5 1 2 /13.6 1.6 102.2 10. 6.63 103 10 / 2.2 10/3.6 1.6 105.76 106.63 103 10 / 5.76 10 0 3hhcJJmhhcJmmWJm極：解析 30.(20 13.63.6)kk AkKkKAkKEeEEeUEhWeUEeUhWeVV，