高中物理 第5章 波与粒子 1 光电效应学案 鲁科版选修3-5-鲁科版高二选修3-5物理学案VIP专享VIP免费

第1节光电效应[目标定位]1.了解光电效应和光电效应的实验规律及应用.2.知道爱因斯坦光电效应方程及其意义，并会用来解决简单的问题．一、光电效应的产生1．光电效应现象在光的照射下电子从物体表面逸出的现象称为光电效应，从金属表面逸出的电子叫做光电子．2．光电效应实验规律(1)每一种金属对应一种光的最小频率，又称极限频率，只有当光的频率大于或等于这个最小频率时，才会产生光电效应．(2)产生光电效应时，单位时间内逸出金属表面的电子数与光的强度有关；光的强度越大，单位时间内逸出的电子数越多．(3)从光照射到金属表面至产生光电效应的时间间隔很短，通常可在10－9s内发生光电效应．想一想紫外线灯照射锌板，为什么与锌板相连的验电器指针张开一个角度？答案紫外线灯照射锌板，发生光电效应现象，锌板上的电子飞出锌板，使锌板带正电，与锌板相连的验电器也会因而带正电，使得验电器指针张开一个角度．二、光电效应的理论解释1．光子说：光由个数有限、分立于空间各点的光子组成，频率为ν的光子能量为hν.2．爱因斯坦光电效应方程(1)表达式：hν＝W＋mv2.(2)各量的意义：hν表示一个光子的能量，W表示金属的逸出功，mv2表示光电子的最大初动能．三、光电效应的应用1．光电开关：控制电路的接通或断开．2．光电成像：原理是利用光电效应将光信号转化成电信号，然后再将电信号转化成光信号．例如：红外线成像．3．光电池：硅半导体太阳电池．想一想电子的最大初动能与入射光的频率成正比吗？答案根据爱因斯坦光电效应方程hν＝W＋mv2，mv2与入射光的频率成一次函数关系，并不是正比函数关系．一、光电效应现象1．光电效应的实质：光现象――→电现象．2．光电效应中的光包括不可见光和可见光．3．光电子：光电效应中发射出来的电子，其本质是电子．【例1】一验电器与锌板相连(如图1所示)，用一紫外线灯照射锌板，关灯后，验电器指针保持一定偏角．图1(1)现用一带负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将________(选填“增大”、“减小”或“不变”)．(2)使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转．那么，若改用强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到验电器指针________(选填“有”或“无”)偏转．答案(1)减小(2)无解析当用紫外线灯照射锌板时，锌板发生光电效应，锌板放出光电子而带上正电，此时与锌板连在一起的验电器也带上了正电，故指针发生了偏转．当带负电的小球与锌板接触后，中和了一部分正电荷，从而使验电器的指针偏角减小．使验电器指针回到零，用钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转，说明钠灯发出的黄光的频率小于锌的极限频率而红外光比黄光的频率还要低，更不可能使锌板发生光电效应．能否发生光电效应与入射光的强弱无关．二、光电效应的实验规律1．光电效应的三个规律(1)任何一种金属都有一个极限频率νc，入射光的频率必须大于或等于νc，才能产生光电效应，与入射光的强度及照射时间无关．(2)当产生光电效应时，单位时间内从金属表面逸出的电子数与入射光的强度有关．(3)光电效应几乎是瞬时的，发生的时间一般不超过10－9s.2．掌握三个概念的含义(1)入射光频率决定着能否发生光电效应和光电子的最大初动能．(2)入射光的强度决定着单位时间内发射的光电子数．(3)饱和光电流决定于单位时间内发射的光电子数．3．逸出功使电子脱离某种金属表面所做功的最小值，用W表示，不同金属的逸出功不同．4．光电效应与光的电磁理论的矛盾按光的电磁理论，应有：(1)光越强，光电子的初动能越大，遏止电压与光的强弱有关．(2)不存在极限频率，任何频率的光都能产生光电效应．(3)在光很弱时，放出电子的时间应远大于10－9s.【例2】利用光电管研究光电效应实验，如图2所示，用频率为ν的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则()图2A．用紫外线照射，电流表不一定有电流通过B．用红光照射，电流表一定无电流通过C．用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头移到M端时，电流表中一定无电流通过D．用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头向N端滑动时，电流表示数可能不变答案D解析因紫外线的频率比...