6.1 光电效应及其解释 第1课时（23张PPT）课件 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 手机扫码 这些应用都与光电效应有关。 什么是光电效应？ 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。 原来不带电的锌板被紫外光照射后带了正电，这表明电子在紫外光照射下逸出了锌板表面。 知识点一：光电效应 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。 逸出的电子称为光电子。 光电子逸出与哪些因素有关？ 有着怎样的规律？ 如图为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。 2.研究光电效应 （1）用不同频率的光照射阴极，并调节光的强度，观察到什么现象？ （2）保持光照条件不变，调节滑动变阻器，逐渐提高电压，观察光电流是否随电压变化而发生变化。 （3）把电源的正负极对调，重复上述实验，观察实验现象。 在如图所示的电路图中，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。 大量实验研究表明： （1）光电效应产生的条件：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。 极限频率与金属的种类有关，每一种金属对应一种极限频率。只有当入射光的频率大于或等于极限频率，才会产生光电效应；若入射光的频率小于极限频率，即使增加光的强度或照射时间，也不能产生光电效应。 （2）瞬时性：从光照射到金属表面至产生光电效应间隔的时间很短，通常在10-9s内。 （3）饱和电流：产生光电效应时，在光照强度不变的情况下，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。在光频率不变的情况下，入射光越强，单位时间内逸出的电子数也越多，饱和电流越大。 （4）遏止电压：阴极逸出的光电子具有初动能，因此在外加电压调到零时仍有光电流。如果施加反向电压，在电压较低时也还有光电流，只有当反向电压大于某一值时，光电流才为零，这一电压值称为遏止电压。 遏止电压UC与光电子最大初动能满足的关系为: 光电子最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关。入射光的频率越高，光电子的最大初动能越大。 光电流与电压的关系曲线 遏止电压 1.光电效应经典解释的疑难 这些结论与实验结果相矛盾， 经典电磁理论更是无法解释。 实验结论： 1.????不变，光强越强，????饱越大； 2.????????只与????有关，与强度无关； 3.当????大于????????时，发生光电效应； 4.瞬时性。 ? √ × × × 经典解释： 强度越大，逸出的光电子数越多，光电流越大； 遏止电压应与入射光的强度有关； 如果光较弱，只要积累足够长时间，电子获得足够能量就会形成光电子； 能量的可以随时间积累。 二、光电效应的解释 看似连续的光实际上是由个数有限、分立于空间的光子组成，每个光子的能量为 （h是普朗克常量，其值为6.63×10-34J·s， 是光的频率）。光照到金属板时，光子的能量传递给电子，若这份能量等于或是大于电子逸出金属表面所需的功 ... ...