人教版選擇性必修三第四章第二節(jié)

光電效應(yīng)授課人：牛頓微粒說T/年惠更斯波動說16901672麥克斯韋電磁說1905愛因斯坦光子說波動性粒子性托馬斯·楊雙縫干涉實驗1801 1814菲涅耳衍射實驗赫茲電磁波實驗1864

1887赫茲發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)牛頓微粒說占主導(dǎo)地位波動說漸成真理……….光的本性認識過程

光的電磁說使光的波動理論發(fā)展到相當完美的地步，取得了巨大的成功。但是，這個學(xué)說并不能完美地解釋所有的光現(xiàn)象。那就是本節(jié)課所討論的課題

——光電效應(yīng)用弧光燈照射鋅板，與鋅板相連的驗電器就帶正電，這說明鋅板在光的照射下發(fā)射了電子。1、光電效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)：

赫茲2、光電效應(yīng)的定義：當光照射在金屬表面時，金屬中有電子逸出的現(xiàn)象，稱為光電效應(yīng)。逸出的電子稱為光電子。光電子定向移動形成的電流叫光電流一、光電效應(yīng)光電效應(yīng)的實質(zhì)：光現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為電現(xiàn)象。光可以是可見光，也可以是不可見光。如弧光燈發(fā)出的是紫外線.光電效應(yīng)說明了光具有粒子性?！咀ⅰ?/p>

S為抽成真空的玻璃容器，容器內(nèi)有陰極K和陽極A，陰極K為金屬平板。兩電極分別和電流表、電壓表、滑動變阻器和電池相連。[裝置]光電效應(yīng)演示儀．二、光電效應(yīng)的規(guī)律二、光電效應(yīng)的規(guī)律電源作用：使電子加速，I增大，便于觀察玻璃容器與電流表演示是否發(fā)生光電效應(yīng)：①AK之間有向右的電場②紫外線照到金屬板K時，金屬板釋放電子③光電子在電場的作用下向陽極A運動，形成光電流。④改變外加電場，測出光電流I的大小，研究光電流規(guī)律[現(xiàn)象一]

沒有光照射K時，電壓表V有示數(shù)，電流表沒有示數(shù)，說明什么？[說明]

KA之間有電場存在，但沒有光照射K時沒有光電子逸出，說明沒有發(fā)生光電效應(yīng)．二、光電效應(yīng)的規(guī)律1[現(xiàn)象一]

保持KA間電壓一定，燈泡亮度一定，

用紅光照射時改變?nèi)肷涔獾牧炼群透淖冸妶鲭妷憾紱]有光電流；但用橙光和綠光照射時，即使減小入射光的亮度和減小電場電壓都有光電流。二、光電效應(yīng)的規(guī)律1

二、光電效應(yīng)的規(guī)律1[現(xiàn)象二]

給光電管電極KA間加正向電場，以高于極限頻率的某種光入射，

保持電壓不變，增加入射光的強度，發(fā)現(xiàn)光電流的強度增大．二、光電效應(yīng)的規(guī)律2[說明][規(guī)律2]

當入射光的頻率大于極限頻率時，保持頻率不變，則光電流的強度與入射光的強度成正比．

用綠光照射金屬板K,逐漸減小KA間的正向電壓，直到電壓為零時，電流表仍有示數(shù)，說明光電流依然存在．如果在KA間加一反向電壓，光電子所受電場力方向與速度方向相反，光電子作減速運動，則光電流變小，增大反向電壓，使光電流剛好為零;

二、光電效應(yīng)的規(guī)律3[現(xiàn)象三]

保持反向電壓不變時：

入射光的頻率不變，調(diào)亮燈泡，發(fā)現(xiàn)光電流仍然為零;

入射光的頻率增大，發(fā)現(xiàn)光電流增大，不再為零．二、光電效應(yīng)的規(guī)律3【說明】光電子的最大初動能與入射光的強度無關(guān)，只隨入射光頻率增大而增大。【歸納】規(guī)律3

：光電子的最大初動能與入射光的強度無關(guān)，只隨入射光頻率增大而增大。（線性關(guān)系，并非正比）規(guī)律4

：入射光照到金屬上時，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時的（t﹤10-9秒）二、光電效應(yīng)的規(guī)律4

三、波動理論解釋不了光電效應(yīng)光的電磁理論光電效應(yīng)實驗結(jié)果困難1（極限頻率）光的能量由振幅決定，與光頻率無關(guān)，只要光足夠強（不論入射光的頻率多高），總可以使電子獲得足夠的能量從而逸出表面，不應(yīng)存在極限頻率（截止頻率）如果小于截止頻率，無論光的強度有多大，都不能發(fā)生光電效應(yīng)困難2（最大初動能）光越強，光電子的初動能應(yīng)該越大，所以遏止電壓

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應(yīng)該與光的強弱有關(guān)，光電子的最大初動能應(yīng)該由光的強度來決定光電子的最大初動能、遏止電壓都與光的強度無關(guān)，而與頻率有關(guān)困難3（發(fā)生時間）如果光很弱，按經(jīng)典電磁理論估算，電子需要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－

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s當入射光照射到光電管陰極時，無論光強怎樣，幾乎瞬間就產(chǎn)生了光電子1、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，簡稱光子．

四、愛因斯坦光電效應(yīng)理論指在與垂直光的傳播方向上，單位面積1秒內(nèi)獲得的能量（即所有光子的能量和）。

【補充】光的強度（簡稱光強）：

①為什么存在極限頻率？

光子打在金屬上時，一個電子吸收一個光子，電子吸收光子后，能量增加。如果光子的能量較大，即光的頻率較大，當金屬中的電子吸收光子后的能量足夠大，電子就能克服金屬內(nèi)帶正電的原子核對它的引力，離開金屬表面，逃逸成為光電子。即發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象。

反之，如果電子吸收光子后的能量小于電子逃逸出來所需功的最小值，則不能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象。

2、光子說對光電效應(yīng)的解釋

【強調(diào)】由于不同金屬內(nèi)部正電荷對電子的束縛程度不同，因此電子逃逸出來所做的功也不一樣,所以不同金屬的極限頻率不同.

②為什么當入射光頻率大于極限頻率時，保持頻率不變，光電流的強度與入射光強度成正比？

發(fā)生光電效應(yīng)③為什么光電子的最大初動能只與入射光頻率有關(guān)而與光強無關(guān)呢？

又在光電效應(yīng)中，金屬中的不同電子，克服金屬內(nèi)正電荷對它的引力做的功一般不同，其中表面的電子克服金屬內(nèi)正電荷對它的引力做的功最小，則該電子脫離這種金屬所具有的初動能將最大。

其中：EKm是逸出的光電子的最大初動能．

W逸是逸出功：使電子脫離金屬所需的最小功，即是金屬表面的電子逸出金屬表面所做的功②加反向電壓時①逸出功和極限頻率的關(guān)系：已知反向截止電壓U0,則可求EKm【強調(diào)】

其中：EKm是逸出的光電子的最大初動能．W逸是逸出功：使電子脫離金屬所需的最小功，即是金屬表面的電子逸出金屬表面所做的功④為什么光電效應(yīng)具有瞬時性？

因為一個電子吸收一個光子，即電子吸收光子的能量是瞬時的，因此造成金屬中的電子對于光子的吸收是十分迅速的。

金屬板飛出的光電子到達陽極，回路中便產(chǎn)生光電流，隨著所加正向電壓的增大，光電流達到某一值后不再增大，趨于一個飽和值，這個飽和值是飽和電流.【結(jié)論】飽和電流與所加電壓大小無關(guān)，只與入射光的強度有關(guān).入射光越強，飽和電流越大.【補充1】飽和電流IUOU遏止電壓Is飽和電流黃光（強）黃光（弱）藍光Ub【補充2】光電效應(yīng)伏安特性曲線

EKm=hγ-W逸【補充3】一驗電器與鋅板相連，用一紫外線燈照射鋅板，關(guān)燈后，驗電器指針保持一定偏角．(1)現(xiàn)用一帶負電的金屬小球與鋅板接觸，則驗電器指針偏角將________(填“增大”、“減小”或“不變”)．

(2)使驗電器指針回到零，再用相同強度的鈉燈發(fā)出的黃光照射鋅板，驗電器指針無偏轉(zhuǎn)．那么，若改用強度更大的紅外線燈照射鋅板，可觀察到驗電器指針________(填“有”或“無”)偏轉(zhuǎn)．無減小

利用光電管研究光電效應(yīng)實驗如圖所示，用頻率為ν的可見光照射陰極K，電流表中有電流通過，則(

)A．用紫外線照射，電流表不一定有電流通過B．用紅光照射，電流表一定無電流通過C．用頻率為ν的可見光照射K，當滑動變阻器的滑動觸頭移到A端時，電流表中一定無電流通過D．用頻率為ν的可見光照射K，當滑動變阻器的滑動觸頭向B端滑動時，電流表示數(shù)可能不變D如圖所示，