【备考2022】高考物理一轮精讲精练 课时37 光电效应 波粒二象性（学生版+教师版）

中小学教育资源及组卷应用平台 课时37 光电效应 波粒二象性 考纲对本模块内容的具体要求如下： 理解光子说及其对光电效应的解释 理解爱因斯坦光电效应方程并会用来解决简单问题 了解光既具有波动性，又具有粒子性 了解光是一种概率波。 物理观念： 1.了解黑体辐射的实验规律. 2.知道什么是光电效应，理解光电效应的实验规律，会利用光电效应方程计算逸出功、截止频率、最大初动能等物理量. 3.知道波粒二象性，知道物质波的概念. 知识点一：光电效应 1.光电效应现象 　　用紫外线照射与验电器相连的不带电的锌板时，验电器的金属箔张开，验电器上带正电，表明有电子从金属表面飞出。 在光（包括不可见光）的照射下从物体发射出电子的现象，叫光电效应。光电效应中发射出来的电子叫光电子。实验表明，不仅紫外线能产生光电效应，对于碱金属，例如：锂、钠、钾、铯等，用可见光照射也能产生光电效应。 2.光电效应规律 　　（1）存在着饱和光电流Is与入射光强度成正比。 　　a.在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增加，光电流趋于一个饱和值 　　b.入射光越强，饱和电流越大 　　如果用一定频率和强度的单色光照射阴极 K，改变加在A和K两极间的电压U，测量光电流I的变化，则可得如图所示的伏安特性曲线。 　　　 实验表明：光电流I随正向电压U的增大而增大，并逐渐趋于其饱和值Is；而且饱和电流Is的大小与入射光强度成正比。 　　（2）存在着遏止电压和截止频率 　　a.当所加电压为零时，电流I并不为零只有施加反向电压，电流才有可能为零 　　由上图可见，A和K两极间的电压为零时，光电流并不为零，只有当两极间加了反向电压U=-UC＜0时，光电流I才为零，UC称为遏止电压(或截止电压)。 　　实验表明：对于一定颜色（频率）的光，无论光的强弱如何，遏止电压都是一样的。光的频率改变时，遏止电压也会改变。这表明光电子的最大初动能与入射光的强度无关，随入射光频率的增加而增加。 　　b.当入射光的频率减小到某个值时，即使不施加反向电压也没有光电流，表明已经没有光电子了 　　结论：光电子的能量与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关，当入射光的频率低于极限频率时不能发生光电效应。不同金属的极限频率不同。 　　（3）光电效应是瞬时发生的。 　　实验发现，只要入射光的频率，无论光多么微弱，从光照射阴极到光电子逸出，这段时间不超过10-9s。光电效应的发生时间如此之短，通常称它是瞬时发生的。 知识点二：爱因斯坦的光电效应方程 1.逸出功：使电子脱离某种金属所做功的最小值 　　当光子照射到金属上时，它的能量可以被金属中的某个电子全部吸收，电子吸收光子的能量后，动能就增加了，如果电子的动能足够大，能够克服内部原子对它的引力，就可以离开金属表面逃逸出来，成为光电子，这就是光电效应。电子吸收光子的能量后可能向各个方向运动，有的向金属内部运动，并不出来。向金属表面运动的电子，经过的路程不同，途中损失的能量也不同，因此从表面出来时的初动能不同。只有直接从金属表面出来的光电子才具有最大初动能。这些光电子克服金属原子的引力所做的功叫做逸出功。 2.光电效应方程 　　根据能量守恒定律，光电子的最大初动能跟入射光子的能量和逸出功W之间有如下关系： 　　　　这个方程叫爱因斯坦的光电效应方程。 　　对于一定的金属来说，逸出功 W的值是一定的。所以入射光子的频率越大，光电子的最大初动能也越大。 　　在入射光频率一定时，如果入射光比较强，即单位时间内入射的光子数目多，产生的光电子也多，所以光电流的饱和值也大。 3.光电效应的图像 光电子的最大初动能随光的频率变化而变化的图象， 如图所示。依据，可知： 当时，，即图象中的横截距，在数值上等于金属的极限频率 ... ...