【高中物理】光电效应 教学课件 高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册.pptx

1 1第四章、原子结构和波粒二象性第四章、原子结构和波粒二象性第二节、光电效应第二节、光电效应2 2一、光电效应一、光电效应的的实验规律实验规律把一块锌板连接在验电器上，并使锌板带负电把一块锌板连接在验电器上，并使锌板带负电 验电器指针张开验电器指针张开用紫外线灯照射锌板用紫外线灯照射锌板发现验电器张开的指针夹角会变小发现验电器张开的指针夹角会变小说明锌板带的负电荷变少了说明锌板带的负电荷变少了紫外线会让电子从锌板表面逸出紫外线会让电子从锌板表面逸出3 3一、光电效应一、光电效应的的实验规律实验规律1、光电效应：、光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的照射到金属表面的光，能使金属中的电电子从表面逸出子从表面逸出的的现现象，象，这这种种电电子称子称为为光光电电子子2 2、光电效应的实验规律、光电效应的实验规律(1)、存在截止存在截止频频率率c：当入射光的：当入射光的频频率小于率小于c时时，不，不发发生生光光电电效效应应，c与金属自身性与金属自身性质质有关有关(3)、存在存在饱饱和和电电流流：光照情况不：光照情况不变时变时，光，光电电流流趋趋于一个于一个饱饱和和值值；光；光频频率不率不变时变时，光，光强强越大越大饱饱和和电电流越大流越大(4)、存在遏止存在遏止电压电压(使光使光电电流减小到流减小到0的反向的反向电压电压)：同种金属遏止：同种金属遏止电压电压与与光光频频率有关率有关(2)、具有瞬具有瞬时时性性：当光：当光频频率超率超过过c时时，无，无论论入射光怎入射光怎样样微弱，微弱，光电效应瞬间发生光电效应瞬间发生4 4二、光电效应二、光电效应经典解释中的疑难经典解释中的疑难1 1、光电效应的经典解释、光电效应的经典解释(1)(1)、不管光的不管光的频频率如何，只要光足率如何，只要光足够够强强，电电子都可子都可获获得足得足够够的能量从而逸的能量从而逸出表面，不出表面，不应应存在截止存在截止频频率率(3)(3)、光照情况不光照情况不变时变时，光，光电电流流趋趋于一个于一个饱饱和和值值；光；光频频率不率不变时变时，光，光强强越大越大饱饱和和电电流越大流越大(4)(4)、光越光越强强，光，光电电子的初子的初动动能能应该应该越大，所以遏止越大，所以遏止电压电压与光的与光的强强弱有关弱有关(2)(2)、如果光很弱，如果光很弱，电电子需几分子需几分钟钟到十几分到十几分钟钟的的时间时间才能才能获获得逸出表面所需得逸出表面所需的能量的能量5 5三、三、爱因斯坦的光电效应理论爱因斯坦的光电效应理论1、光由一个个不可分割的、光由一个个不可分割的能量子能量子(光子光子)组组成，成，频频率率为为的光子能量的光子能量为为=h。即即光是一束以光速光是一束以光速C运动着的粒子流，每一个粒子运动着的粒子流，每一个粒子(光子光子)所带能量所带能量=h，不，不同的频率同的频率 的光子具有不同的能量。的光子具有不同的能量。2、光、光电电效效应应方程方程h=Ek-W0 (Ek=h-W0 )W0 为逸出功，与金属材料有关 me为电子质量，vc为逸出电子最大初速度(1)、Ek是光电子的最大初动能，对某个光电子，离开金属时动能大小在0Ek范围内(速度大小在0vc范围内)6 6三、三、爱因斯坦的光电效应理论爱因斯坦的光电效应理论3、光、光电电效效应应方程的理解方程的理解 Ek=h-W0 (2)、实质上是能量守恒方程：光子被电子吸收，光子能量一部分转化为电子离开金属表面时的动能，另一部分被电子用来克服原子核吸引力做功，做功最小值为W07 7三、三、爱因斯坦的光电效应理论爱因斯坦的光电效应理论3、光、光电电效效应应方程的理解方程的理解 Ek=h-W0 (3)、包含了产生光电效应的条件：若发生光电效应，则光电子的最大初动能必须大于零，即EkhW00，亦即hW0，W0/h c，而cW0/h 恰好是光电效应的截止频率(4)、Ekm曲线：光电子最大初动能Ekm随入射光频率的变化曲线如图所示。这里，横轴上的截距是截止频率或极限频率；纵轴上的截距是逸出功的负值；斜率为普朗克常量。光是粒子！光是粒子！2、康普、康普顿顿效效应应：散射的：散射的X射射线线中，除了与入射波中，除了与入射波长长0相同的成分外，相同的成分外，还还有波有波长长大于大于0的成分的成分8 8四、康普顿效应和光子的动量四、康普顿效应和光子的动量1、光的散射：光通、光的散射：光通过过不均匀介不均匀介质时质时一部分光偏离原方向一部分光偏离原方向传传播的播的现现象象3、光子具有、光子具有动动量：量：P=h/9 9五、光的波粒二象性五、光的波粒二象性1、光的干涉、衍射等、光的干涉、衍射等现现象表明：光是波象表明：光是波2、光、光电电效效应应、康普、康普顿顿效效应应表明：光是粒子表明：光是粒子3、光既是粒子也是波，具有波粒二象性、光既是粒子也是波，具有波粒二象性:大量光子容易表大量光子容易表现现出波出波动动性，少量性，少量或个或个别别光子容易表光子容易表现现出粒子性出粒子性4、光子：是以、光子：是以场场形式存在的、没有静止形式存在的、没有静止质质量的粒子量的粒子1(多多选选)(2021长长春春市市实实验验中中学学高高二二月月考考)如如图图所所示示，一一验验电电器器与与锌锌板板用用导导线线相相连连，用用紫紫外外线线光光源源照照射射锌锌板板时时，验验电电器器指指针针发发生生了了偏偏转转，下下列列判判断正确的是断正确的是()A此此时锌时锌板板带带正正电电B紫外紫外线线越越强强，验电验电器的指器的指针针偏角越大偏角越大C改用改用红红外外线线照射照射锌锌板，板，验电验电器的指器的指针针一定会偏一定会偏转转D改用紫光照射改用紫光照射锌锌板，可能会板，可能会发发生光生光电电效效应应六、随堂练六、随堂练解解析析：用用紫紫外外灯灯照照射射锌板板时，验电器器指指针发生生了了偏偏转，知知发生生了了光光电效效应，电子从子从锌板中逸出板中逸出，此此时锌板失去板失去电子子带正正电，A正确；正确；紫紫外外光光越越强，单位位时间内内逸逸出出的的光光电子子数数目目越越多多，则所所带电荷荷量量越越大大，则验电器的指器的指针偏角越大偏角越大，B正确；正确；因因为红外外线的的频率率小小于于紫紫外外线的的频率率，用用红外外线照照射射，不不一一定定产生生光光电效效应，C错误；当当照照射射光光的的频率率大大于于金金属属板板的的极极限限频率率时，可可以以产生生光光电效效应。已已知知紫紫外外线照照射射光光源源产生生光光电效效应，则紫紫外外线的的频率率大大于于金金属属板板的的极极限限频率率。同同时紫紫外外线的的频率率大大于于紫紫光光的的频率率，无无法法比比较紫紫光光频率率和和金金属属板板极极限限频率的关系率的关系，紫光照射紫光照射锌板板，可能会可能会发生光生光电效效应，D正确。正确。2(2021江江苏苏苏苏州州市市高高二二期期中中)某某实实验验小小组组在在研研究究光光电电效效应应的的实实验验中中，用用a、b两两束束单单色色光光分分别别照照射射同同一一光光电电管管的的阴阴极极，得得到到了了两两条条光光电电流流随随电电压压变变化的关系曲化的关系曲线线，如，如图图所示。下列所示。下列说说法正确的是法正确的是()Aa光的光的频频率小于率小于b光的光的频频率率Ba光的光的频频率等于率等于b光的光的频频率率Ca光的光的强强度小于度小于b光的光的强强度度Da光的光的强强度等于度等于b光的光的强强度度入入射射光光越越强，饱和和光光电流流越越大大，a图线对应的的饱和和光光电流流较大大，可可知知a光光的的强度大于度大于b光的光的强度，度，C、D错误。因因为波波长为4的的光光恰恰能能使使金金属属发生生光光电效效应，则波波长超超过4的的光光都都不不能能使使该金属金属发生光生光电效效应，C正确正确，D错误。4 (多选多选)下列有关光的波粒二象性的下列有关光的波粒二象性的说说法中，正确的法中，正确的是是()A有的光是波，有的光是粒子有的光是波，有的光是粒子B光子与光子与电电子是同子是同样样的一种粒子的一种粒子C光的波光的波长长越越长长，其波，其波动动性越性越显显著；波著；波长长越短，其粒子性越越短，其粒子性越显显著著D康普康普顿顿效效应应表明光具有粒子性表明光具有粒子性解解析析：一一切切光光都都具具有有波波粒粒二二象象性性，光光的的有有些些行行为(如如干干涉涉、衍衍射射)表表现出出波波动性性，光光的的有有些些行行为(如如光光电效效应、康康普普顿效效应)表表现出出粒粒子子性性，所所以以,不不能能说有有的的光光是是波波，有有的的光光是是粒粒子子。虽然然光光子子与与电子子都都是是微微观粒粒子子，都都具具有有波波粒粒二二象象性性，但但电子子是是实物物粒粒子子，有有静静止止质量量，光光子子不不是是实物物粒粒子子,没没有有静静止止质量量，电子子是是以以实物物形形式式存存在在的的物物质，光光子子是是以以场形形式式存存在在的的物物质，所所以以，不不能能说光光子子与与电子子是是同同样的的一一种种粒粒子子。光光的的波波长越越长，衍衍射射性性越越好好，即即波波动性性越越显著著，光光的的波波长越越短短，粒粒子子性性就就越越显著著，故故C、D正正确确，A、B错误。5(光光电电效效应应方方程程的的理理解解和和应应用用)如如图图所所示示，当当开开关关S断断开开时时，用用光光子子能能量量为为2.5 eV的的一一束束光光照照射射阴阴极极，发发现现电电流流表表读读数数不不为为零零。合合上上开开关关，调调节节滑滑动动变变阻阻器器，发发现现当当电电压压表表读读数数小小于于0.60 V时时,电电流流表表读读数数仍仍不不为为零零。当当电电压压表表读读数数大大于于或或等等于于0.60 V时时，电电流流表表读读数数为为零零。由由此此可可知知阴阴极极材材料料的的逸逸出功出功为为()A1.9 eVB0.6 eVC2.5 eV D3.1 eV