【物理】5-1《光电效应》课件(鲁科版选修3―5)

选修3-5第五章波与粒子第1节光电效应光电效应现象问题：用弧光灯照射锌板,与锌板连接的验电器张开一个角度说明什么？——弧光灯照射后的锌板带了电。•探究：弧光灯照射后梓板带什么电？如何检验电性?原来不带电的锌板被弧光灯照射后带了正电，表明电子在弧光灯照射下逸出了锌板表面。•光电效应：在光的照射下电子从物体表面逸出的现象。光电效应现象问题与探究光电效应是光照下物体表面逸出电子的现象,那么只要有光照射,物体表面就会有电子逸出?请设计实验进行验证。实验与探究高压电源锌板铜网白炽灯灵敏电流计白炽灯照射时电流计指针不发生偏转指针不偏转实验与探究高压电源锌板铜网紫光灵敏电流计紫光照射时电流计指针发生偏转指针偏转光电效应的规律001、任何一种金属，都存在极限频率，只有当入射光，才能发生光电效应。2、产生光电效应时,电光流随入射光强度的增大而增大。光的强度越大，单位时间内逸出金属表面的电子数越多。3、光电效应的发生几乎是瞬时的。4、光电子的最大初动能E与入射光强度无关，只随入射光频率的增大而增大。例题（1）某光恰能使锌发生光电效应，那么能使表格内哪些金属发生光电效应?（2）表中哪种金属最易发生光电效应?阅读课本，回答下列问题196260372558660/nm15.3×101411.5×10148.07×10145.38×10144.55×1014/Hz铂银锌钾铯几种金属的极限频率和极限波长0000思考为什么说光的波动理论无法解释光电效应的规律？回想一下光的波动理论是怎样描述光的能量的呢？1、能量是连续的．2、振幅（光强）越大，光能越大，光的能量与频率无关．光的波动理论描述光的能量1、极限频率3、光电效应的瞬时性2、光电效应中的光强增大，光电流也增大4、光电效应出射光子的初动能与频率有关，与光强无关1、波动理论无法解释极限频率。2、弱光照射时应有能量积累过程，不应瞬时发生。波动理论在解释光电效应时的矛盾3、光电子最大初动能E的大小应与光强有关，与v无关。效应时遇到了巨大的困难。后来，爱因斯坦在普朗克量子化理论的启发下，提出了光子学说。普朗克爱因斯坦hE光子说爱因斯坦在1905年提出，在空间中传播的光也不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子．光子的能量和频率成正比：hEhE光子说光子说的这两点实际上是针对波动理论的两大要害提出的．爱因斯坦当时在实验事实还不是很充分的时候，提出了光子说，是对科学的重大贡献．这也说明理论与新的实验事实不符时，要根据事实建立新的理论，因为实践是检验真理的唯一标准．根据能量守恒原理，爱因斯坦认为：如果入射光的能量hv大于一个电子从金属表面逸出而必须做的功——逸出功W，那么有些光电子在脱离金属表面后还有剩余能量，即有些光电子具有一定的动能，因为不同的电子脱离某种金属所需的功不一样，所以它们吸收了光子的能量并从这种金属逸出之后剩余的动能也不一样，由于逸出功W是使电子脱离金属所需做的最小功，所以电子吸收光子后能获得的最大初动能应满足：WhEkhE爱因斯坦光电效应方程1、逸出功：W=hv02、爱因斯坦光电效应方程：WhEk光电效应有力地证明了光具有粒子性。例题2：用波长为200nm的紫外线照射钨的表面,释放出来的光电子中最大的动能是2.94eV。用波长为160nm的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子的最大动能是多少？分析：第二次照射时光子的能量比第一次大，由于在两次照射中钨的逸出功是相同的，所以光电子的最大动能之差应该等于两次照射的光子的能量差。HZHZc1598221088.1101601000.3解法二:光电效应的应用光电开关光电成像光电池§1光电效应一、光电效应现象二、光电效应的规律三、光子说四、爱因斯坦光电效应方程五、光电效应的应用P88第3~7题小结作业例题1：某种金属在一束绿光照射下刚能产生光电效应，现用紫光或红光照射时，能否产生光电效应？解析：绿光照射刚能产生光电效应，则绿光频率等于该金属的极限频率。只有频率高于极限频率的光才能使电子吸收大于逸出功的能量而逸出金属表面，而紫光的频率高于绿光的频率，红光的频率低于绿光频率，所以用紫光照射能产生光电效应，而用红光照射不能产生光电效应。课堂讲义•针对训练1入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么()•A．从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加•B．逸出的光电子的最大初动能将减小•C．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少•D．有可能不发生光电效应•答案C课堂讲义•解析发生光电效应几乎是瞬时的，选项A错误；入射光的强度减弱，说明单位时间内的入射光子数目减少，频率不变，说明光子能量不变，逸出的光电子的最大初动能也就不变，选项B错误；入射光子的数目减少，逸出的光电子数目也就减少，故选项C正确；入射光照射到某金属上发生光电效应，说明入射光频率不低于这种金属的极限频率，入射光的强度减弱而频率不变，同样能发生光电效应，故选项D错误．课堂讲义•三、光电效应方程的理解与应用•1．光电效应方程实质上是能量守恒方程•能量为E＝hν的光子被电子吸收，电子把这些能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引做功，另一部分就是电子离开金属表面时的动能．如果克服吸引力做功最少为W0，则电子离开金属表面时动能最大为Ek，根据能量守恒定律可知：Ek＝hν－W0.课堂讲义2．光电效应方程包含了产生光电效应的条件若发生光电效应，则光电子的最大初动能必须大于零，即Ek＝hν－W00，亦即hνW0，νW0h＝νc，而νc＝W0h恰好是光电效应的极限频率．课堂讲义3．Ek­ν曲线如图5－1－3所示是光电子最大初动能Ek随入射光频率ν的变化曲线．这里，横轴上的截距是极限频率或极限频率；纵轴上的截距是逸出功的负值；斜率为普朗克常量．图5－1－3课堂讲义针对训练2如图5－1－5所示是某金属在光的照射下，光电子最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象，由图象可知()图5－1－5课堂讲义•A．该金属的逸出功等于E•B．该金属的逸出功等于hν0•C．入射光的频率为ν0时，产生的光电子的最大初动能为E•D．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为2E•答案AB课堂讲义•解析题中图象反映了光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系，根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，知当入射光的频率恰为该金属的极限频率ν0时，光电子的最大初动能Ek＝0，此时有hν0＝W0，即该金属的逸出功等于hν0，选项B正确；根据图线的物理意义，有W0＝E，故选项A正确，而选项C、D错误．遏止电压•当所加电压U为0时，电流I并不为0。只有施加反向电压，也就是阴极接电源正极阳极接电源负极，在光电管两级形成使电子减速的电场，电流才可能为0。使光电流减小到0的反向电压Uc称为遏止电压。遏止电压的存在意味着光电子具有一定的初速度。•由电场力对在其内的电子得：遏止电压U与光电子最大动能为Ek=eU。课堂讲义•【例3】如图5－1－4所示，当电键K断开时，用光子能量为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，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍不为零．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()•A．1.9eV•B．0.6eV•C．2.5eV•D．3.1eV图5－1－4课堂讲义•答案A•解析由题意知光电子的最大初动能为Ek＝eUc＝0.60eV，所以•根据光电效应方程Ek＝hν－W0可得•W0＝hν－Ek＝(2.5－0.6)eV＝1.9eV