6.1 光电效应及其解释 第1课时 课件（共23张PPT） 2024-2025学年高二物理鲁科版（2019）选择性必修第三册

第六章 波粒二象性 第1节 光电效应及其解释 第1课时 1. 知道什么是光电效应，了解光电效应的实验规律。 2. 知道光电效应与电磁理论的矛盾。 3.理解爱因斯坦的光子说以及对光电效应的解释，会用光电效应方程解决一些简单问题。 红外遥控器切换电视频道 扫码支付 这些应用都与光电效应有关。 什么是光电效应呢？ 光伏发电 实验与探究：演示光电效应 把一块擦亮的锌板安装在静电计上。把用毛皮摩擦过的橡胶棒接触锌板，静电计指针的偏角将会怎样变化？用紫外光照射锌板，观察静电计指针的偏角有什么变化；停止紫外光照，静电计指针的偏角又会怎样变化？这说明了什么？请解释以上现象。 一、光电效应 现象： 1、把用毛皮摩擦过的橡胶棒接触锌板，锌板带负电，验电器指针打开。 2、用紫外光照射锌板，验电器指针打开角度变小。 3、停止紫外光照射锌板，验电器指针打开角度不再减小。 说明： 紫外光的照射可以使锌板带正电。有电子从锌板表面逸出。 1.光电效应：物理学中，在光的照射下电子从物体表面逸出的现象，称为光电效应。逸出的电子称为光电子。 光电效应的产生跟什么因素有关呢？ 如图是一种典型的光电管结构示意图，抽成真空的玻璃管内密封有阴极和阳极，在阴极表面涂有某种金属材料，当受到光照射时产生光电子。 光电效应的实验 电流表：测光电流的大小 电压表：测两极之间的电压大小 滑动变阻器：改变两极之间的电压大小 研究光电效应的电路图 如图，光束可由玻璃窗口进入，投射到阴极 K 上。阴极 K 与阳极 A 之间的电压可通过滑动变阻器进行调节，电源的正负极也可对调。当发生光电效应时，阴极 K 发射的光电子被阳极 A 吸收后，形成光电流。因此，我们可通过该电路来探究光电效应的规律。 当入射光的频率低于某一频率时，光电流消失，不会产生光电效应，这一频率称为极限频率。 1.极限频率 不同金属的极限频率不同。 极限频率与金属自身的性质有关。 理解：(1)金属要发生光电效应与入射光强弱无关，只与频率有关。 (2)入射光频率低于极限频率时，不管光照多强，金属都不会发生光电效应！ 光照不变，光电流随电压的增大而增大，当电流增大到一定值后，即使电压再增大，电流也不再增加，达到一个饱和值，即为饱和电流。 2.饱和电流 理解： 频率不变，入射光越强，饱和电流越大，单位时间内发射的光电子数越多。 当K、A间加反向电压，光电子克服电场力作功，当电压达到某一值Uc时，光电流恰为0。Uc称遏止电压。 3.遏止电压 ????????????????????????????=???????????? ? 同一种金属，遏止电压只与光的频率有关。 光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，入射光的强弱无关。 理解：光电子克服电场力做功，到达A极板时速度刚好为零。 即使入射光的强度非常微弱，只要入射光频率大于被照金属的极限频率，电流表指针也几乎是随着入射光照射就立即偏转。 4.光电效应具有瞬时性 更精确的研究推知，光电子发射所经过的时间不超过10-9秒（这个现象一般称作“光电子的瞬时发射”）。 1.光的电磁理论与光电效应的矛盾 电磁理论 ＊不存在截止频率 ＊截止电压→光强 ＊需要长时间 存在截止频率 遏止电压 →频率 瞬时<10-9s 实验结果 光电效应中的一些重要现象无法用经典电磁理论解释 二、光电效应的解释 爱因斯坦根据普朗克的量子理论提出了光量子的概念。 2.光子： 光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为hν。这些能量子后来被称为光子。 3.爱因斯坦的光电效应方程 一个电子吸收一个光子的能量hν后，一部分能量用来克服金属的逸出功W，剩下的表现为逸出后电子的初动能Ek，即： ① Ek = hν－W表明：只有当 hν > W时，光电子才可以从金属中逸出， νc = W /h 就是金属的极限频率。 4. 对光电效应的解 ... ...