高中物理量子概念的誕生 光電效應(yīng)與光的量子說 通用PPT課件教科選修

1、高中物理 量子概念的誕生 光電效應(yīng)與光的量子說 課件教科選修4.1-4.2 量子概念的誕生 光電效應(yīng)與光的量子說1.了解黑體與黑體輻射，知道輻射強(qiáng)度與波長的關(guān)系.2.了解能量子的概念及提出的過程.3.知道光電效應(yīng)現(xiàn)象及其實(shí)驗(yàn)規(guī)律.4.掌握愛因斯坦光電效應(yīng)方程及其意義. 學(xué)習(xí)目標(biāo)定位學(xué)習(xí)探究區(qū)一、光電效應(yīng)產(chǎn)生的條件二、光電效應(yīng)的規(guī)律三、動愛因斯坦光電效應(yīng)方程一、光電效應(yīng)產(chǎn)生的條件問題設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：探究光電效應(yīng)產(chǎn)生的條件如圖1所示，取一塊鋅板，用砂紙將其一面擦一遍，去掉表面的氧化層，連接在驗(yàn)電器上.圖1(1)用弧光燈照射鋅板，看到的現(xiàn)象是_.答案驗(yàn)電器偏角張開.說明鋅板帶電了.弧光燈發(fā)出的紫外線照射到

2、鋅板上，在鋅板表面發(fā)射出光電子，從而使鋅板帶上了正電.(2)若在弧光燈和金屬板之間插入一塊普通玻璃板，再用弧光燈照射，看到的現(xiàn)象是_.答案指針偏角明顯減小.因?yàn)樽贤饩€不能穿過玻璃板而可見光和紅外線卻能，由此說明金屬板產(chǎn)生光電效應(yīng)是光中紫外線照射的結(jié)果而不是可見光和紅外線.(3)撤去弧光燈，換用白熾燈發(fā)出的強(qiáng)光照射鋅板，并且照射較長時間，看到的現(xiàn)象是_.答案觀察不到指針的偏轉(zhuǎn)，說明可見光不能使鋅板發(fā)生光電效應(yīng).要點(diǎn)提煉1.光電效應(yīng)的實(shí)質(zhì)：光現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為 電現(xiàn)象.2.光電效應(yīng)中的光包括不可見光和可見光.3.金屬都存在一個極限頻率，只有入射光的頻率大于該金屬的極限頻率時光電效應(yīng)才能發(fā)生.轉(zhuǎn)化為例1如圖

3、2所示，用弧光燈照射鋅板，驗(yàn)電器指針張開一個角度，則下列說法中正確的是()A.用紫外線照射鋅板，驗(yàn)電器指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)B.用紅光照射鋅板，驗(yàn)電器指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)C.鋅板帶的是負(fù)電荷D.使驗(yàn)電器指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是正電荷圖2解析將擦得很亮的鋅板與驗(yàn)電器連接，用弧光燈照射鋅板(弧光燈發(fā)出紫外線)，驗(yàn)電器指針張開一個角度，說明鋅板帶了電，進(jìn)一步研究表明鋅板帶正電.這說明在紫外線的照射下，鋅板中有一部分自由電子從表面飛出來，鋅板中缺少電子，于是帶正電，選項(xiàng)A、D正確.紅光不能使鋅板發(fā)生光電效應(yīng).答案AD返回問題設(shè)計(jì)二、光電效應(yīng)的規(guī)律如圖3所示，陰極K和陽極A是密封在真空玻璃管中的兩個電極，K用銫做成.電源加在

4、K和A之間的電壓大小可以調(diào)整，正負(fù)極也可以對調(diào).圖3(1)加在光電管兩極間電壓為零時，用紫光照射陰極，回路中有電流嗎？改變?nèi)肷涔鈴?qiáng)度，光電流大小如何變化？答案有.光越強(qiáng)，光電流越大.(2)保持入射光的強(qiáng)度不變，更換濾色片以改變?nèi)肷涔忸l率，使光由紫光藍(lán)光綠光紅光，會看到什么現(xiàn)象？這說明什么？答案紫光、藍(lán)光、綠光照射下有光電流，紅光則沒有.說明入射光的頻率低于某一極限頻率時將不能產(chǎn)生光電效應(yīng).(3)在紫光照射下，加上反向電壓，直至電流為0.改變光強(qiáng)做兩次，記錄下各個遏止電壓的值；改用藍(lán)光和綠光再各做一次，也記錄下遏止電壓的值.你發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律？答案用紫光照射，不管光強(qiáng)如何，遏止電壓相同；由紫光換成藍(lán)

5、光綠光，遏止電壓減小.說明遏止電壓隨入射光頻率的減小而減小.(4)遏止電壓U與光電子的最大初動能Ekm什么關(guān)系？由上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說明最大初動能與什么有關(guān)？答案根據(jù)動能定理eUEkm，遏止電壓不同說明光電子的最大初動能只與入射光頻率有關(guān)，且隨入射光頻率的增大而增大. 要點(diǎn)提煉1.光電效應(yīng)的四條規(guī)律(1)極限頻率的存在：入射光的頻率必須 0，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)，與入射光強(qiáng)度及照射時間無關(guān).(2)光電子的最大初動能隨著 的增加而增加，而與入射光強(qiáng)度 .(3)當(dāng)產(chǎn)生光電效應(yīng)時，光電流大小隨入射光強(qiáng)度的增大而 .(4)光電效應(yīng)的發(fā)生幾乎是 的，一般不超過 .大于入射光頻率無關(guān)增大瞬時109 s2.掌握三個概

6、念的含義(1)入射光頻率決定著 和 ；(2)入射光強(qiáng)度決定著 ；(3)飽和光電流決定著 .能否發(fā)生光電效應(yīng)光電子的最大初動能單位時間內(nèi)發(fā)射的光子數(shù)單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)例2如圖4所示，電路中各元件完好，光照射到陰極K.靈敏電流計(jì)沒有示數(shù)，其可能原因是()A.入射光強(qiáng)度太弱B.入射光的頻率太小C.光照時間短D.電源正負(fù)極接反圖4解析題圖所示電路中形成電流需要具備兩個條件：一是陰極K在光照射下有光電子逸出，二是溢出的光電子應(yīng)該能在電路中定向移動到達(dá)陽極A.光電子的逸出取決于入射光的頻率，只有入射光的頻率大于截止頻率0時才有光電子逸出，與入射光的強(qiáng)度和時間無關(guān)，A、C錯，B對；光電子能否達(dá)到陽極A

7、，取決于光電子的初動能大小和兩極間所加電壓的正負(fù)和大小共同決定，一旦電源接反了且電壓大于遏止電壓，即使具有最大初動能的光電子也不能達(dá)到陽極，即使發(fā)生了光電效應(yīng)現(xiàn)象，電路中也不會有光電流，D對，所以正確選項(xiàng)為B、D.答案BD針對訓(xùn)練當(dāng)用綠光照射光電管陰極K時，可以發(fā)生光電效應(yīng)，則下列說法正確的是()A.增大綠光照射強(qiáng)度，光電子的最大初動能增大B.增大綠光照射強(qiáng)度，電路中光電流增大C.改用比綠光波長大的光照射光電管陰極K時，電路中 一定有光電流D.改用比綠光頻率大的光照射光電管陰極K時，電路中 一定有光電流解析光電流與光強(qiáng)有關(guān)，光越強(qiáng)光電流越大，故B對；最大初動能與光強(qiáng)無關(guān)，故A錯；當(dāng)改用頻率更大

8、的光照射時，一定能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，因此有光電流，故C錯，D對.答案D返回要點(diǎn)提煉三、愛因斯坦光電效應(yīng)方程對光電效應(yīng)方程h mv2W的理解(1)光電效應(yīng)方程實(shí)質(zhì)上是能量守恒方程.能量為h的光子被電子所吸收，電子把這些能量的一部分用來克服金屬表面對它的吸引，另一部分就是電子離開金屬表面時的動能.如果克服吸引力做功最少為W，則電子離開金屬表面時動能 為Ek，根據(jù)能量守恒定律可知：Ek .最大hW(2)光電效應(yīng)方程包含了產(chǎn)生光電效應(yīng)的條件.若發(fā)生光電效應(yīng)，則光電子的最大初動能必須大于零，即EkhW0，亦即h ， 0，而0 恰好是光電效應(yīng)的截止頻率.W(3)Ekm曲線.如圖5所示是光電子最大初動能Ek

9、m隨入射光頻率的變化曲線.這里，橫軸上的截距是 ；縱軸上的截距是；斜率為 .圖5截止頻率或極限頻率逸出功的負(fù)值普朗克常量例3如圖6所示，當(dāng)電鍵K斷開時，用光子能量為2.5 eV的一束光照射陰極P，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零.合上電鍵，調(diào)節(jié)滑動變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.6 V時，電流表讀數(shù)仍不為零.當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.6 V時，電流表讀數(shù)為零.由此可知陰極材料的逸出功為()A.1.9 eV B.0.6 eVC.2.5 eV D.3.1 eV圖6解析由題意知光電子的最大初動能為EkeU0.6 eV所以根據(jù)光電效應(yīng)方程EkhW可得WhEk(2.50.6) eV1.9 eV.答案A返回課堂要點(diǎn)小

10、結(jié)能量量子化光的粒子性黑體輻射的特性能量子：普朗克假說h光電效應(yīng)光現(xiàn)象 電現(xiàn)象實(shí)質(zhì)：電子 光電子 實(shí)驗(yàn)規(guī)律轉(zhuǎn)化吸收光子光子說：h愛因斯坦光電效應(yīng)方程h mv2W解釋光電效應(yīng)返回自我檢測區(qū)123412341.下列關(guān)于光子說對光電效應(yīng)的解釋正確的是()A.金屬表面的一個電子只能吸收一個光子B.電子吸收光子后一定能從金屬表面逸出，成為光電子C.金屬表面的一個電子吸收若干個光子，積累了足夠的 能量才能從金屬表面逸出D.無論光子能量大小如何，電子吸收光子并積累了能量 后，總能逸出成為光電子1234解析根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律可知：金屬中的一個電子只能吸收一份光子的能量，一個光子的能量也只能交給一個電子.電子吸收

11、一個光子的能量后，動能立即增大，不需要積累能量的過程，不存在一個電子吸收若干光子的現(xiàn)象.且只有當(dāng)入射光的能量不低于該金屬電子的逸出功時，才能發(fā)生光電效應(yīng)，即入射光頻率不低于金屬的極限頻率時才能發(fā)生光電效應(yīng).答案A2.如圖7所示是光電效應(yīng)中光電子的最大初動能Ekm與入射光頻率的關(guān)系圖像.從圖中可知()A.Ekm與成正比B.入射光頻率必須大于或等于極限頻率0時，才能產(chǎn)生 光電效應(yīng)C.對同一種金屬而言，Ekm僅與有關(guān)D.Ekm與入射光強(qiáng)度成正比圖7解析由EkmhW知B、C正確，A、D錯誤.1234BC12343.用同一束單色光，在同一條件下先后照射鋅片和銀片，都能產(chǎn)生光電效應(yīng)，在這兩個過程中，對于下列四個量，一定相同的是_，可能相同的是_，一定不同的是_.A.光子的能量 B.光電子的逸出功C.光電子的動能 D.光電子的初動能1234解析光子的能量由光的頻率決定，同一束單色光頻率相同，因而光子能量相同.逸出功等于電子脫離原子核束縛需要做的最少的功，因此只由材料決定.鋅片和銀片的光電效應(yīng)中，光電子的逸出功一定不相同.由EkhW，照射光子能量h相同，逸出功W不同，則電子最大初動能也不同.由于光電子吸收光子后到達(dá)1234金屬表面的路徑不同，途中損失的能量也不同，因而脫離金屬時的動能可能分布在零到最大初動能之