人教版 (2019)选择性必修 第三册光电效应教学ppt课件

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第三册光电效应教学ppt课件，共32页。PPT课件主要包含了光电效应的实验规律，存在遏止电压Uc，遏止电压Uc等内容，欢迎下载使用。
把一块锌板连接在验电器上，并使锌板带负电，验电器指针张开。用紫外线灯照射锌板，观察验电器指针的变化。这个现象说明了什么问题？
实验现象：锌板带负电，用紫外线灯照射后，验电器张开的指针夹角会变小。这意味着，紫外线会让电子从锌板表面逸出。
光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象。
光电子：光电效应现象中从金属表面逸出的电子常称为光电子。
例1.在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针张开了一个角度，如图所示，这时 ( ) A．锌板带正电，指针带负电 B．锌板带正电，指针带正电 C．锌板带负电，指针带负电 D．锌板带负电，指针带正电
光电管就是利用光电效应制成的一种光学元件，它的作用是把光信号转变为电信号。
1、存在截止频率（极限频率）νc
1.存在截止频率当入射光的频率________(选填“高于”或“低于”)金属的截止频率(或极限频率)时不发生光电效应．
①根据以上材料和电路图判断：光电管中光电流的方向是________(选填“A→K”或“K→A”)．若电压U为0，电流I为0吗？②在光照强度不变的条件下，把滑动变阻器的滑片向右滑动，电压U________(选填“增大”或“减小”)，光电流最终趋于一个饱和值，即使再增大电压，光电流也不再增加，此电流即为饱和电流．请在I-U图像中定性地画出以上变化过程的图线(用“甲”标识)．③在光的频率(颜色)不变的情况下，入射光越强，单位时间内发射的光电子数目________，饱和电流________．请在I-U图像中定性地画出相同频率、光强较大情况下的图线(用“乙”标识)．
在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流趋于一个饱和值。
这说明，在一定的光照条件下，单位时间内阴极K发射的光电子的数目是一定的，电压增加到一定值时，所有光电子都被阳极A吸收，这时即使再增大电压，电流也不会增大。
实验表明，在光的频率不变的情况下，入射光越强,饱和电流越大。这说明，对于一定频率(颜色)的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。（饱和电流与入射光的强度有关其实是与光子数有关）
如果施加反向电压(即阴极接电源正极、阳极接电源负极)，光电子在光电管两极间的电场中做________运动，随着反向电压增大，到达阳极的光电子数目将________，当动能最大的光电子也不能到达阳极时，光电流即减为0.使光电流减小到0时的反向电压称为遏止电压，用符号Uc表示．这一现象表明，光电子飞出时的最大初动能(即动能最大值)与遏止电压应该满足关系________________________．
实验还表明，对于一定颜色的光，遏止电压都是________的，与光照强度________，这说明光电子的能量只与光的________有关． 若实验中换用频率更大、单位时间内发射的光电子数目更少的光做实验，请在IU图像中定性地画出该种情况下的图线(用“丙”标识)，同时补全甲、乙两图线在反向电压情况下的图线．(设甲、乙两图线对应的遏止电压为Uc1、丙图线对应的遏止电压为Uc2)
使光电流减小到0的反向电压UC称为遏止电压。①对于同一种颜色（频率）的光，无论光的强弱如何，遏止电压都一样②光的频率发生变化时，遏止电压也会发生变化。③这表明光电子的能量（动能）只与入射光的频率有关。而与入射光的强弱无关
实验结果：即使入射光的强度非常微弱，只要入射光频率大于被照金属的截止频率，电流表指针也几乎是随着入射光照射就立即偏转。
更精确的研究推知，光电子发射所经过的时间不超过10－9 s（这个现象一般称作“光电子的瞬时发射”）。
4、光电效应具有瞬时性
5. 利用光的电磁理论解释光电效应的困难①光越强，光电子的初动能应该 ，所以遏止电压UC应与光的 有关。②不管光的频率如何，只要光足够强，电子都可获得足够能量逸出表面，不应存在③如果光很弱，按经典电磁理论估算，电子需几分钟到十几分钟的时间才能获得逸出表面所需的能量，这个时间远远大于 。
活动三：爱因斯坦的光电效应方程1．光子说光不仅在 和 时能量是一份一份的，而且 就是由一个个不可分割的 组成的，频率为ν的光的能量子为 ，这些能量子称为光子．
能量量子化认为：电磁波的辐射和吸收是不连续的，一份儿一份儿的，每一份叫做一个能量子。
爱因斯坦在普朗克量子假说的基础上，做了进一步假设，建立起光电效应理论。
爱因斯坦认为：光本身就是由一个个不可分割能量子组成的。每一份称为光量子，简称光子。
2. 逸出功电子吸收光的能量后，它要逃出金属，必须克服金属对他的束缚做功，而金属内不同位置的电子逃出金属时，需要做的功也不同，金属最外面的电子逸出时需要克服的功最少．(1)使电子从金属中逸出所需做功的________叫作这种金属的逸出功，逸出功W0的常用单位是电子伏特(eV)．不同金属的逸出功________．（如书本表格）
3．光电效应方程：在光电效应中，金属中的电子吸收 获得的能量是 ，其中一部分用来克服金属的 ，另一部分为光电子的 ．
——光电子最大初动能
式中 h 叫普朗克常量(h=6.63×10-34J·s)
通过这个方程爱因斯坦完美地解释了光电效应实验的规律。
注意：式中Ek是光电子的最大初动能,就某个光电子而言,其离开金属时的动能大小可以是 0~ Ek 范围内的任何数值。
4．对光电效应规律的解释(1)光电子的最大初动能与入射光 有关，与光的 无关．只有当 时，才有光电子逸出．(2)电子 吸收光子的全部能量， 积累能量的时间．(3)对于同种颜色的光，光较强时，包含的 较多，照射金属时产生的 较多，因而饱和电流 ．
光照射到金属中的电子时，一个电子只能吸收一个光子的能量，也就是hv的能量。
就是极限频率（也叫极限频率）
光子说对光电效应的解释
①斜率k=h（普朗克常数）②横截距νc（极限频率）③纵截距为－W0（逸出功的负值）
对某种金属W0一定，遏止电压Uc只与入射光的频率有关，与光强无关。
电子一次性吸收了光子的全部能量，所以自然不需要时间的积累。
对于同种频率的光，光较强时，单位时间内照射到金属表面的光子数较多, 照射金属时产生的光电子较多，因而饱和电流较大。
到此为止光量子理论完美解释了光电效应的各种现象。
电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，光电流自然几乎是瞬时发生的。（每个电子只能吸收一个光子，同时吸收两个光子的概率几乎为零）。
活动二：理解光电效应的实验规律如图乙是研究光电效应的电路图，请结合装置图及产生的现象回答下列问题：现象：（1）在乙图中光电管两端不加电压，电流表示数不为0。（2）当入射光频率减小到某一数值时，光电流消失。（3）当光照条件不变时，若增加正向电压，电流表示数趋于一个饱和值，当光强增加时，电压相同，电流表示数会增大，饱和电流增大。（4）在乙图中若加反向电压，电压增大时，光电流减小。（5）当光强增大时，让遏制电压不变；而入射光的频率增加时，遏止电压却增加。
例2.（多选）如图所示，这是研究光电效应的电路图，下列叙述中正确的是(　　)A. 只调换电源的极性，移动滑片P，当电流表示数为零时，电压表示数为遏止电压U0的数值B. 保持光照条件不变，滑片P向右滑动的过程中，电流表示数将一直增大C. 不改变光束颜色和电路，增大入射光束强度，电流表示数会增大D. 阴极K需要预热，光束照射后需要一定的时间才会有光电流
例3.（多选）光电效应的规律中，经典波动理论不能解释的有 ( )A.入射光的频率必须大于被照射金属的极限频率时才能产生光电效应B. 光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大C. 入射光照射到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10—9sD. 当入射光频率大于极限频率时，光电子数目与入射光强度成正比
例4.利用光子说对光电效应的解释，下列说法正确的是( )A．金属表面的一个电子只能吸收一个光子B．电子吸收光子后一定能从金属表面逸出，成为光电子C．金属表面的一个电子吸收若干个光子，积累了足够的能量才能从金属表面逸出[源D．无论光子能量大小如何，电子吸收光子并积累了能量后，总能逸出成为光电子
例5.（多选）如图所示，电路中所有元件完好，但光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过，其原因可能是 ( )A．入射光太弱 B．入射光波长太长C．光照时间短 D．电源正负极接反