光電效應(yīng)+高二下學期物理教科版（2019）選擇性必修第三冊

光電效應(yīng)光究竟是什么干涉，衍射，偏振光是一種電磁波光的波動性麥克斯韋（理論）赫茲（實驗）波動理論康普頓效應(yīng)\光電效應(yīng)光的粒子性一、光電效應(yīng)現(xiàn)象用弧光燈照射擦得很亮的鋅板，(注意用導線與不帶電的驗電器相連）使驗電器張角增大到約為30度時，再用與絲綢磨擦過的玻璃棒去靠近鋅板。則驗電器的指針張角會

。表明鋅板在射線照射下失去電子而帶正電變大把一塊鋅板連接在驗電器上，驗電器

用摩擦過的橡膠棒（帶負電）接觸驗電器使驗電器

，然后用紫外燈照射鋅板，此時驗電器中，兩個金屬箔片的夾角變

了說明鋅板上負電荷變

了，紫外線使電子從鋅板表面逸出，這就是光電效應(yīng)不帶電帶負電小少由于金屬內(nèi)的電子能量增大，所以就會擺脫了金屬的束縛，那么電子想要逃逸出來，就需要克服金屬的吸引力做功，它的最小值就稱為

當光子照射到金屬上時，一個電子在吸收光子的能量后，一部分轉(zhuǎn)化為電子的

，剩下的則轉(zhuǎn)化為電子的

，最終得到可以看出當光子能量

逸出功時，電子才能從金屬中逃脫出來光電效應(yīng)方程：Ek＝hν－W0逸出功逸出功初動能大于當光線照射在金屬表面時，金屬中有電子逸出的現(xiàn)象，稱為光電效應(yīng)。在光電效應(yīng)中逸出的電子稱為光電子。（1）光電效應(yīng)：（2）光電子：2.光電效應(yīng)方程①逸出功：金屬表面上的電子逸出時要克服金屬原子核的引力所做功的最小值。不同金屬,其逸出功不同。有：W0=hν0②光電效應(yīng)方程：Ek＝hν－W0主要指紫外線光電管陰極K：發(fā)射光子陽極A：吸收光子電流表：測量光電流電壓表：測量KA之間電壓A接電源正極：正向電壓光電子向A加速，光電流更大A接電源負極：反向電壓光電子向A減速，遏止光電效應(yīng)為了研究與光照強弱與顏色之間的關(guān)系，我們需要這樣的電路，在密閉的真空管中有陰陽兩級。閉合開關(guān)后，陽極A吸收陰極K發(fā)出的光電子，從而在電路中形成光電流。每個光子的能量只取決于光的頻率。比如，藍光的頻率比紅光頻率

，那么藍光光子的能量就比紅光光子的能量

，光照強度說的是光子的數(shù)量。如果降低紫外燈的亮度，電流表的讀數(shù)就會隨之變

。如果換成白熾燈，電流表卻始終不動。因為當入射光的頻率到某一數(shù)值的時候，光電流就會消失，在個頻率就被稱為截止頻率，

高大小它與金屬自身的性狀有關(guān)，不同金屬截止頻率不同。光電流的大?。簡挝粫r間到達A極的光電子個數(shù)光電效應(yīng)產(chǎn)生條件：光的頻率截止頻率（極限頻率）所以頻率不夠的話，只增大入射光的強度是沒有用。一定的光照條件下（單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)目是一定的），將UAK從0開始增大，光電流也隨之，電壓在增加到一定值后，再怎么增大電壓，光電流

，也就是光電流處于一個飽和的值，這就是飽和電流。原因：在一定光照條件下，單位時間內(nèi)K極發(fā)射的光電子數(shù)目是一定的，電壓增大到一定值時，所有光電子都被陽極A吸收了在頻率不變的情況下，入射光越強，單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子

，飽和電流

越多越大增大不再增大當我們把電源的正負極反過來的時候，兩級間就形成了一個向左的電場，由于它阻礙了光電子的運動，所以光電流也會隨之

如果繼續(xù)增加反向電壓，到達某一臨界數(shù)值后，電流表讀數(shù)為0，此時電壓被稱為

通過這個電壓，我們就可以計算光電子的最大動能光電子最大初動能與電子頻率有關(guān)，與光強弱無關(guān)減小遏止電壓U>0正向電壓U<0反向電壓各物理量之間的決定關(guān)系入射光頻率v決定光子能量hv金屬材料決定逸出功決定最大動能決定遏止電壓入射光強度決定光子數(shù)決定光電子數(shù)決定飽和電流二.光電效應(yīng)的實驗規(guī)律1、實驗裝置實驗發(fā)現(xiàn)以下規(guī)律：●存在截止頻率：入射光的頻率低于截止頻率時不能發(fā)生光電效應(yīng)?！翊嬖谥柡碗娏髟蛞驗楣庹諚l件一定時，K發(fā)射的電子數(shù)目一定。光照不變，增大UAK，G表中電流達到某一值后不再增大，即達到飽和值。入射光越強，單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多；入射光越強，飽和光電流越大。實驗表明：●存在著遏止電壓同一頻率光照射，不管光強如何，遏止電壓都相同。光照頻率越高，遏止電壓越高。光電子的能量只與入射光的頻率有關(guān)。光電效應(yīng)的解釋中的疑難①光越強，光電子的初動能應(yīng)該越大，所以遏止電壓UC應(yīng)與光的強弱有關(guān)；②不管光的頻率如何，只要光足夠強，電子都可獲得足夠能量從而逸出表面，不應(yīng)存在截止頻率；③如果光很弱，按經(jīng)典電磁理論估算，電子需幾分鐘到十幾分鐘的時間才能獲得逸出表面所需的能量，這個時間遠遠大于10-9S。三.愛因斯坦的光電效應(yīng)方程在空間傳播的光不是連續(xù)的而是一份一份的，每一份叫做一個光子，光子的能量跟它的頻率成正比。E＝hνν表示光的頻率h叫普朗克常量，h＝6.63×10-34焦耳秒●光電效應(yīng)具有瞬時性當頻率超過截止頻率時，無論入射光怎樣微弱，幾乎在照到金屬時立即產(chǎn)生光電流。精確測量表明產(chǎn)生電流的時間超過秒，即光電效應(yīng)幾乎是瞬時的。典型例題一、圖像問題顏色相同（頻率相同),強度不同（光子個數(shù)不同），光電流與電壓關(guān)系遏止電壓：顏色相同，故頻率相同，遏止電壓相同飽和電流：光強不同，光子個數(shù)不同，故飽和電流不同典型例題一、圖像問題顏色不同（頻率不同),強度相同（光子個數(shù)相同），光電流與電壓關(guān)系遏止電壓：顏色不同，故頻率不同，遏止電壓不同飽和電流：光強相同，藍光頻率大于黃光頻率故藍光光子數(shù)比黃光小，飽和電流不同典型例題一、圖像問題(逸出問題）最大初動能與與入射光頻率的關(guān)系Ek＝hν－W0極限頻率V0：圖像與橫軸的交點逸出功；圖像與動能軸交點的縱坐標的絕對值WO=l-WOl普朗克常量：圖像斜率k=h典型例題一、圖像問題(逸出問題）遏止電壓與入射光線頻率的關(guān)系極限頻率：圖像與橫軸交點遏止電壓：隨入射光頻率的增大而增大普朗克常量：圖像斜率與電子電量的乘積h=ke由光電效應(yīng)方程結(jié)合動能與靜電力做功的關(guān)系寫出函數(shù)關(guān)系式νν小結(jié)光電效應(yīng)（1）能量量子化

，V是

，h是

，h=6.63*10-34J.S（2)愛因斯坦的光子說在空間傳播的光不是連續(xù)的而是一份一份的，每一份叫做一個光量子/光子，光子能量

（3）光的效應(yīng)現(xiàn)象1）極限頻率V0:入射光線頻率到達極限頻率才能發(fā)生光電效應(yīng)2）舜時性10-19s:達到V0立即發(fā)生，無需能量積累3）最大初動能

（最大初動能與頻率有關(guān)）頻率普朗克常量E＝hνν表示光的頻率Ek＝hν－W01、在演示光電效應(yīng)的實驗中，原來不帶電的一塊鋅板與靈敏驗電器相連，用弧光燈照射鋅板時，驗電器指針張開一個角度，如圖所示，這時()BA．鋅板帶正電，指針帶負電B．鋅板帶正電，指針帶正電C．鋅板帶負電，指針帶正電D．鋅板帶負電，指針帶負電2、三種不同的入射光線甲、乙、丙分別照射在三種不同的金屬a、b、c上，均恰能使金屬中逸出光電子。已知三種光線的波長λ甲>λ乙>λ丙，則（）A、用三種入射光照射金屬a，均可發(fā)生光電效應(yīng)B、用三種入射光照射金屬c，均可發(fā)生光電效應(yīng)C、用入射光甲和乙同時照射金屬c，可能發(fā)生光電效應(yīng)D、用入射光甲照射金屬b，可能發(fā)生光電效應(yīng)A3、如圖所示，一光電管的陰極用極限波長λ0＝500nm的鈉制成，用波長λ＝300nm的紫外線照射陰極，光電管陽極A和陰極K之間的電勢差U＝2.1V，飽和光電流I＝0.56μA.(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s)(1)求每秒內(nèi)由K極發(fā)射的光電子數(shù)；(2)求光電子到達A極時的最大動能；(3)如果電勢差U不變，而照射光的強度增加到原值的三倍，此時光電子到達A極時最大動能是多大？4、(多選)(全國卷Ⅲ)在光電效應(yīng)實驗中，分別用頻率為νa、νb的單色光a、b照射到同種金屬上，測得相應(yīng)的截止電壓分別為Ua和Ub、光電子的最大初動能分別為Eka和Ekb.h為普朗克常量.下列說法正確的是()A.若νa>νb，則一定有Ua<UbB.若νa>νb，則一定有Eka>EkbC.若Ua<Ub，則一定有Eka<EkbD.若νa>νb，則一定有hνa－Eka>hνb－EkbBC

[設(shè)該金屬的逸出功為W，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程有Ekm＝hν－W，同種金屬的W不變，則逸出光電子的最大初動能隨ν的增大而增大，B正確；又Ekm＝eU0，則最大初動能與截止電壓成正比，C正確；根據(jù)上述有eU0＝hν－W，截止電壓U0隨ν增大而增大，A錯誤；根據(jù)上述有W＝hν－Ekm，同種金屬的W不變，與入射光無關(guān)，Wa＝Wb