高中物理 第二章 光电效应 光子学案（含解析）粤教版选修3-5-粤教版高二选修3-5物理学案VIP免费

学案2光子[学习目标定位]1.知道光电效应现象，能说出光电效应的实验规律.2.知道遏止电压的概念，会用遏止电压计算光电子的最大初动能.3.知道普朗克的能量量子化假说和爱因斯坦的光子说，会用光子说解释光电效应现象.4.知道光电效应方程、意义并能够简单应用．1．各种色光的频率：从红到紫的频率依次变大．2．光的波长λ与频率ν的关系：c＝λν，式中c为光速．3．光电效应与光电流(1)金属在光的照射下发射电子的现象称为光电效应，发射出来的电子称为光电子．(2)阴极发出的光电子被阳极收集，在回路中会形成电流，称为光电流．4．极限频率对于每一种金属，只有当入射光频率大于某一频率ν0时，才会产生光电流．我们将ν0称为极限频率．5．遏止电压在强度和频率一定的光照射下，回路中的光电流会随着反向电压的增加而减小，并且当反向电压达到某一数值时，光电流将会减小到零．我们把这时的电压称为遏止电压，用符号U0表示．6．能量量子假说1900年，德国物理学家普朗克在研究电磁波的辐射问题时，首次提出能量量子假说：物体热辐射所发出的电磁波的能量是不连续的，只能是hν的整数倍，hν称为一个能量量子，其中ν是辐射频率，h＝6.63×10－34J·s，称为普朗克常量．7．光子假说1905年，爱因斯坦指出，光的能量不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，一个光子的能量为ε＝hν.8．光电效应方程hν＝mv＋W0式中W0表示金属的逸出功，hν是入射光子的能量，mv是出射光电子的最大初始动能．9．光电效应的解释(1)金属内部的一个电子一般只能吸收一个光子的能量，如果光子的能量小于电子的逸出功，那么无论光的强度(由光子数目决定)有多大，照射的时间多长，金属内部的电子都不能被激发而逃逸出来．因此光电效应的条件是光子的能量ε＝hν必须大于或至少等于逸出功W0，即ν≥.(2)遏止电压与光电子的最大初始动能的关系：eU0＝mv.而在逸出功W0一定的情况下，出射光电子的最大初始动能只与入射光频率有关，与光的强弱无关.1一、光电效应产生的条件[问题设计]如图1所示，取一块锌板，用砂纸将其一面擦一遍，去掉表面的氧化层，连接在验电器上．图1(1)用弧光灯照射锌板，看到的现象为_________________________________________，说明_____________________________________________________________________．(2)在弧光灯和锌板之间插入一块普通玻璃板，再用弧光灯照射，看到的现象为________________________________________________________________________，说明_____________________________________________________________________．(3)撤去弧光灯，换用白炽灯发出的强光照射锌板，并且照射较长时间，看到的现象为________________________________________________________________________，说明_____________________________________________________________________．答案(1)验电器偏角张开锌板带电了．弧光灯发出的紫外线照射到锌板上，在锌板表面发射出光电子，从而使锌板带上了正电(2)指针偏角明显减小锌板产生光电效应是光中紫外线照射的结果而不是可见光(3)观察不到指针的偏转可见光不能使锌板发生光电效应[要点提炼]1．光电效应的实质：光现象转化为,电现象．2．光电效应中的光包括不可见光和可见光．二、光电效应的实验规律光电效应解释中的疑难1．光电效应的四点规律(1)任何一种金属都有一个极限频率ν0，入射光的频率必须大于ν0，才能产生光电效应，与入射光的强度及照射时间无关．(2)光电子的最大初始动能与入射光的强度无关，只与入射光的频率有关．(3)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．(4)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始动能．(2)入射光的强度决定着单位时间内发射的光子数；(3)饱和光电流决定着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所做功的最小值，用W0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2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...