4.2光电效应 课件 -2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册(共30张PPT)

(课件网) 4.2光电效应 核心素养目标 1.通过实验，了解光电效应现象及其实验规律 2.了解爱因斯坦光电效应理论及其意义，能用爱因斯坦光电效应 方程解释光电效应现象 3.了解康普顿效应及其意义 4.能根据实验结论说明光的波粒二象性 问题 此时会看到验电器的薄片张角逐渐减小，这说明紫外光照射会使电子从锌板表面逸出。 把一块锌板连接在验电器上，并使锌板带负电，验电器指针张开。用紫外线灯照射锌板，观察验电器指针的变化。 1.光电效应 照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出，这个现象叫光电效应，这个电子称为光电子. 1）定义： 2）研究光电效应的实验装置 3）光电效应本质 金属原子最外层电子在做无规则热运动，温度不高时，动能很小，电子受金属表层存在的一种力阻碍而不能大量逸出金属表面。当有光照射时，电子吸收光子的能量而动能变大，从而克服阻力从金属表面挣脱出来。 一 光电效应的实验规律 2.光电效应的实验规律 1）存在截止频率 频率低于νc的入射光，无论光的强度多大，照射时间多长，都不能使光电子逸出，这个νc叫截止频率. 2）存在饱和电流 光照条件不变时U增大，光电流I趋于一个饱和值. 这说明： 在一定的光照条件下，单位时间内阴极K发射的光电子的数目是一定的，电压增加到一定值时，所有光电子都被阳极A吸收，这时即使再增大电压，电流也不会增大。 实验表明：入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多. 3）存在遏止电压 与入射光的强度无关，只与入射光的的频率有关 当频率大于νc，光的照射和光电子的逸出几乎是同时的，产生光电流的时间不超过10-9s 4）光电效应的瞬时性 如果施加反向电压，也就是阴极K接电源正极、阳极A接电源负极，在光电管两极间形成使电子减速的电场，电流有可能为0。使光电流减小到0的反向电压Uc称为遏止电压。 最大初动能： 思考与讨论 金属中原子外层的电子会脱离原子而做无规则热运动，但在温度不很高时，电子并不能大量逸出金属表面，这说明什么？ 说明金属表面存在一种力，阻碍电子的逃逸。电子要从金属中挣脱出来，必须获得一些能量，以克服这种阻碍。 二、光电效应经典解释中的疑难 人们知道，金属中原子外层的电子会脱离原子而做无规则的热运动。但在温度不是很高时，电子并不能大量逸出金属表面，这是为什么呢 金属表面层内存在一种力，阻碍了电子的逃逸。电子要从金属中挣脱出来，必须获得一些能量，以克服这种阻碍。 (1)逸出功：要使电子脱离某种金属，需要外界对它做功，做功的最小值叫作这种金属的逸出功，用W0表示。 (2)几种金属的截止频率和逸出功(如下表所示)。 金属 钨 钙 钠 钾 铷 νc/(1014Hz) 10.95 7.73 5.53 5.44 5.15 W0/eV 4.54 3.20 2.29 2.25 2.13 按照光的电磁理论，能否解释下列问题。 (1)截止频率的存在。 (2)遏止电压Uc应该与光的强弱无关。 (3)光电效应的瞬时性。 对于光电效应的解释，爱因斯坦是在普朗克量子假说的基础上作出的。在这个假说的启发下，爱因斯坦在1905年发表了题为《关于光的产生和转化的一个试探性观点》的文章。 他表示，普朗克关于黑体辐射问题的崭新观点还不够彻底，仅仅认为振动着的带电微粒的能量不连续是不够的。为了解释光电效应，必须假定电磁波本身的能量也是不连续的，即认为光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为v 的光的能量子为hv，其中，h为 普朗克常量。这些能量子后来称为光子。 三、爱因斯坦的光电效应理论 按照爱因斯坦的理论（图4.2-3），当光子照到金属上时，它的能量可以被金属中的某个电子全部吸收，金属中的电子吸收一个光子获得的能量是 hv，在这些能量中，一部分大小为W0的能量被电子用来脱离金属，剩下的是逸出后 ... ...