人教版（2019）高中物理选修三第四章第2节 光电效应教学课件PPT

这是一份物理人教版 (2019)光电效应教学课件ppt，共20页。PPT课件主要包含了光电效应的现象，2具有瞬时性，3饱和电流，4遏止电压Uc，入射光的频率ν，入射光的强度，能否发生光电效应，光电子的最大初动能，逸出功W0，电子逸出等内容，欢迎下载使用。
当光线照射在金属表面时，金属中有电子逸出的现象，称为光电效应。逸出的电子称为光电子。
2.光电效应的实验规律
(1)存在截止频率νc
当入射光的频率低于某一临界值νc时，无论光照多强、时间多长都不会发生光电效应；
当入射光的频率高于临界值νc 时，无论入射光怎样微弱，几乎在照射到金属时立即（10-9s）产生光电流。
——光的能量只与光的频率有关，与光的强弱无关
在光照强度一定的情况下，单位时间内阴极发射出的光电子数量是一定的，正向电压达到一定值时，所有光电子都被阳极A吸收，光电流达到最大值。
在入射光频率不变的条件下，入射光越强，单位时间内阴极K发射的光电子的数目越多，饱和电流越大。
——光照越强，打出的光电子的数量越多。
不同颜色（频率）的光，遏制电压不同；同种颜色（频率）的光不论强弱，遏制电 压都相同。
逸出的光电子的能量只与入射光的频率有关，而与强弱无关。
3.光电效应的伏安特性曲线
饱和电流只与光照强度有关。
遏止电压只与光的频率有关。
4.影响光电效应的因素
单位时间内发射的光电子数即光电流饱和值
例1.在光电效应实验中，小明用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压 之间的关系曲线（甲、乙、丙），如图所示。回答下面问题，并说明理由。 （1）甲、乙两种光的频率，哪个大？ （2）乙、丙两种光的波长，哪个大？ （3）乙、丙两种光所对应的截止频率，哪个大？ （4）甲、丙两种光所产生光电子的最大初动能，哪个大？
思考：金属中原子外层的电子会脱离原子而做无规则的热运动。但在温度不很高时，电子 并不能大量逸出金属表面，这是为什么呢？
分析：金属表面存在阻碍电子逸出的力，电子要从金属中挣脱出来，必须获得一些能量， 以克服这种阻碍做功。
——使电子脱离某种金属所需做功的最小值。
光照到金属表面时，电子吸收光子的能量超出逸出功，电子就从表面逸出，这就是光电子。
2.光电效应经典解释中的疑难
——光越强，逸出的电子数越多，光电流也越大，这些结论与实验相符。
普 朗 克——微观粒子的能量是量子化的，振动着的带电微粒的能量是不连续的。
爱因斯坦——仅仅仍为电磁波在吸收和辐射时才显示出不连续性，这还不够！实际上， 电磁波本身的能量就是不连续的，也就是说，光不仅仅是在发射和吸收时 能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的。
——频率为ν的光的能量子为hν，h为普朗克常量。
2.爱因斯坦光电效应方程
截止频率：只有hν>W0时，才有光电子逸出。
最大初动能Ekm：Ekm=hν-W0,只与入射光的频率有关。
瞬时性：电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间。
饱和电流：入射光强时，包含的光子数较多，照射金属时逸出的光电子较多， 因而饱和电流较大。
思考：爱因斯坦光电效应方程给出了光电子的最大初动能Ekm与入射光的频率ν的关系。但 是我们很难测定光电子的最大初动能Ekm，容易测量的是遏止电压Uc。那么遏止电压 Uc与入射光的频率ν和金属的逸出功W0存在怎样的关系？
——测量金属的遏制电压Uc与入射光的频率v，由此计算h
经过十年之久的实验……与我自己的预料相反，这项工作终于成了爱因斯坦方程式在很小误差范围内的直接实验证据。
例2.某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为2.21eV，用波长为2.5×10－7m的紫 外线照射阴极．已知真空中光速为3.0×108 m/s，电子电荷量为1.6×10－19C，普朗克 常量为6.63×10－34 J·s，则钾的截止频率和该光电管发射的光电子的最大初动能分别 是(　　) A．5.3×1014 Hz,2.2 J B．5.3×1014 Hz,4.4×10－19 J C．3.3×1033 Hz,2.2 J D．3.3×1033 Hz,4.4×10－19 J
例3.在甲、乙两次不同的光电效应实验中，得到如图所示的Uc－ν图象，其中Uc为反向遏 止电压，ν为入射光频率，已知电子电荷量为e，则下列判断正确的是(　　) A.甲、乙图线的斜率表示普朗克常量h B.两次实验相比，甲实验中所用金属的逸出功较大 C.两次实验用同频率的入射光(均产生光电子)，甲实验中的光电子的最大初动能较大 D.甲实验中截止频率比乙小
例4.电键K断开时，光子能量为2.5eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零。合上 电键,调节滑线变阻器， 当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零。由此 可知阴极材料的逸出功为
——光在介质中与微粒相互作用，因而传播方向发生改变。
波动理论：散射光的波长应该与入射光的波长λ0相同。
研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了有与X射线波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分。
吴有训：测试了多种物质对X射线的散射，证实了康普顿效应的普遍性。
3.对康普顿效应的解释
光子不仅具有能量还具有动量,微观世界里单个粒子碰撞过程中依然遵循能量守恒和动量守恒。
1.麦克斯韦的电磁理论建立之后，人们认识到光是一种电磁波。
2.光电效应和康普顿效应重新揭示了光的粒子性。
3.光既具有波动性，又具有粒子性。即光具有波粒二象性
(1)波粒二象性是实验事实，不是经典意义的粒子和波，能统一描述光的波动性 和粒子性的理论——量子电动力学
(2)大量光子产生的效果往往显示波动性，个别光子产生的效果往往显示粒子性。
(3)光在传播过程中往往显示波动性，在与物质相互作用时往往显示粒子性。
(4)频率越低的光波动性越明显，频率越高的光粒子性越明显。