物理粤教版 (2019)第二节 光电效应方程及其意义优秀ppt课件

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普朗克利用该能量子假说推导出的理论结果与实验相符，而这些实验结果恰恰是经典电磁理论无法解释的。普朗克因此获得了1918年的诺贝尔物理学奖。
在宏观世界里，一个物理量的取值通常是连续的。比如，物体的质量、动能、动量的大小等都可以取任意的有限值。也有一些量的取值是不连续的，如人数、台阶数等。在微观世界里，物理量的取值常常是不连续的，只能取一些分立的值，这种物理量分立取值的现象称为量子化现象。
1905年，在普朗克能量子假说的启发下，年仅26岁的爱因斯坦指出，当光和物质相互作用时，光的能量不是连续的，而是一份一份的光量子。这些光量子后来被称为光子。一个光子的能量为
式中h是普朗克常量，ν是光的频率。这就是爱因斯坦的光子假说。光子假说认为，每个光子的能量只取决于光的频率，例如紫光的频率比红光高，所以紫光光子的能量比红光光子的能量大。同样频率的光，光的强弱反映了单位时间内射到单位面积的光子数的多少。
普朗克首先提出了黑体辐射的能量子假说，爱因斯坦则把普朗克的思想推广到辐射场的能量量子化，其光子概念是量子思想的一次质的飞跃。
经典电磁理论在解释光电效应实验时遇到了根本性的困难。那么，利用光子假说，应该怎样解释光电效应实验呢？
按照光子假说，在光电效应中，金属中的电子吸收一个光子获得能量hv，这些能量一定部分用来克服金属的束缚，这种使电子脱离某种金属所做的功的最小值，我们称为金属的逸出功，用符号W0表示。电子逸出后，还具有一定的动能。根据能量守恒定律、入射光子的能量等于出射光电子的最大初动能Ek与逸出功W0之和，即
按照光子假说，光与金属相互作用时，如果光子的能量大于金属的逸出功，入射光的强度越大，所含的光子数越多，照射金属时产生的光电子越多，因此饱和电流越大。所以，饱和电流的大小与入射光的强度成正比。
这就是光电效应存在截止频率的原因。
3.光电效应具有瞬时性：电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，光电流几乎是瞬时产生的。
4.光较强时饱和电流大：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，产生的光电子较多，因而饱和电流较大。
1.用如图所示的装置研究光电效应现象。所用光子能量为2.75eV的光照射到光电管上时发生了光电效应，电流表G的示数不为零，移动变阻器的触点c，发现当电压表的示数大于或等于1.7V时，电流表示数为0，则下列说法正确的是（　　）A．换波长更短的光照射，可能电流表G没有示数B．光电管阴极的逸出功为1.7eVC．开关S断开后，没有电流流过电流表GD．当滑动触头向b端滑动时，电流增大
2.如图所示，把一块不带电的锌板用导线连接在验电器上，当用某频率的紫外线照射锌板时，发现验电器指针偏转一定角度，下列说法正确的是（　　）A．锌板带正电，验电器带正电B．锌板带负电，验电器带负电C．若改用红光照射锌板，验电器的指针一定也会偏转D．若改用频率更低的紫外线照射锌板，验电器的指针一定会偏转
3.用如图所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为3.6eV的光照射到光电管上时，电流表G有读数。移动变阻器的触点c，当电压表的示数大于或等于0.9V时，电流表读数为0，则以下说法正确的是（　　）A．光电子的初动能可能为0.8eVB．光电管阴极的逸出功为0.9eVC．电键S断开后，电流表G示数为0D．改用能量为2eV的光子照射，电流表G有电流，但电流较小
4.像增强器是能够把亮度很低的光学图像变为足够亮度图像的真空光电管。像增强器的简化原理如下：光照射光电管阴极时，由于光电效应而产生光电子，光电子经过相同电压加速，最后到达荧光屏上，引起荧光材料发光（电子能量越大，材料发光越强），形成图像。根据以上信息和所学知识判断下列说法正确的是（　　）A．照射光的波长越小，荧光材料发出的光越亮B．热成像夜视仪也利用了光电效应的原理C．同一种光使阴极发生光电效应后，光电子到达荧光屏时的动能相等D．射到光电管阴极的任何光都能使阴极金属发生光电效应
5.5G，即第五代移动通信技术，采用3300-5000MHz频段，相比于4G（即第四代移动通信技术，1880-2635MHz频段）技术而言，具有极大的带宽、极大的容量和极低的时延。关于电磁波的下列说法正确的是（　　）A．5G信号的光子能量较小B．麦克斯韦通过实验捕捉到电磁波C．5G信号更容易发生衍射现象D．5G信号的频率更高，其波长更短
6.光刻机是制造芯片的核心装备，利用光源发出的光将精细图投影在硅片上，再经技术处理制成芯片，已知光的波长越短，成像的精度越高。如图为a、b、c三种光在同一光电效应装置中测的光电流和电压的关系，这三种光中成像精度最高的是（　　）A．a光B．b光C．c光D．三种一样
7.某同学用如图所示实验装置探究“光电效应”，此时电流表有示数。下列说法正确的是（　　）A．若减小光的强度，增大光的频率，则无法确定光电子初动能是增大还是减小B．将P向右移，光电子初动能不变C．若减小光的频率，则一定不会发生光电效应D．若减小光的强度，则不再发生光电效应
8.硅光电池是利用光电效应原理制成的器件，下列表述正确的是（　　）A．硅光电池是把电能转化为光能的一种装置B．逸出的光电子的最大初动能与入射光的强度有关C．只要有光照射到硅光电池，就一定能够产生光电效应D．在频率一定的情况下，光照强度越强，饱和光电流越大
9.某探究小组的同学在研究光电效应现象时，利用甲、乙、丙三束光照射同一光电管时所得到的光电流I与光电管两端所加电压U的关系如图所示。已知甲、乙两条图线与横轴的交点重合，下列说法正确的是（   ）A．甲光频率比乙光大B．若三种光均能使某金属发生光电效应，则丙光照射时逸出光电子的最大初动能最大C．照射同一种金属时，若丙光能发生光电效应，则乙光也一定能发生光电效应D．丙光的波长最长
10.用如图所示的光电管研究光电效应的实验中，用某种频率的单色光a照射光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转，而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，那么（     ）A．a光的波长一定大于b光的波长B．用不同的光照射光电管，光电管金属板的逸出功不同C．若入射光频率大于a光频率，则一定能发生光电效应D．增加b光的强度可能使电流计G的指针发生偏转
1.能量子假说：普朗克常数、量子化
1.如图是研究光电效应的装置，用某一频率的光束照射金属板K，有粒子逸出，则（　　）A．逸出的粒子带正电B．改变光束的频率，金属的逸出功随之改变C．减小光束的光强，逸出的粒子初动能不变D．减小光束的频率，金属板K可能没有粒子逸出
2.在光电效应实验中，小明同学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（甲光、乙光、丙光），如图所示。则可判断出（　　）A．甲光的频率大于乙光的频率B．乙光的波长大于丙光的波长C．乙光对应的截止电压大于丙光的截止电压D．甲光对应的光电子最大初动能小于丙光的光电子最大初动能
3.如图，若x轴表示时间，y轴表示位置，则该图像反映了某质点做匀速直线运动时，位置与时间的关系。若令x轴和y轴分别表示其它的物理量，则该图像又可以反映在某种情况下，相应的物理量之间的关系。下列说法中正确的是（　　）A．若x轴表示时间，y轴表示速度，则该图像可以反映某物体受恒定合外力作用做直线运动过程中，物体速度与时间的关系B．若x轴表示频率，y轴表示动能，则该图像可以反映光电效应中，光电子最大初动能与入射光频率之间的关系C．若x轴表示时间，y轴表示动能，则该图像可以反映某物体受恒定合外力作用做直线运动过程中，物体动能与时间的关系D．若x轴表示时间，y轴表示感应电动势，则该图像可以反映静置于磁场中某闭合回路，当磁感应强度随时间均匀增大时，闭合回路的感应电动势与时间的关系
4.研究光电效应的实验规律的电路如图所示，加正向电压时，图中光电管的A极接电源正极，K极接电源负极；加反向电压时，反之。当有光照射K极时，下列说法正确的是（　　）A．K极中有无光电子射出与入射光频率无关B．光电子的最大初动能与入射光频率有关C．光电管加反向电压时，可能也会有光电流D．光电管加正向电压越大，光电流强度一定越大
5.一单色光照到某金属表面时，有光电子从金属表面逸出，下列说法中正确的是（　　）A．只增大入射光的频率，金属逸出功将减小B．只延长入射光照射时间，光电子的最大初动能将不变C．只增大入射光的频率，光电子的最大初动能将增大D．只增大入射光的强度，单位时间内逸出的光电子数目将增多