第二節(jié)光電效應(yīng)教科版選擇性必修三第六章波粒二象性回顧前面的學(xué)習(xí)，總結(jié)人類對(duì)光的本性的認(rèn)識(shí)的發(fā)展過(guò)程？

光的電磁說(shuō)使光的波動(dòng)理論發(fā)展到相當(dāng)完美的地步，取得了巨大的成功。但是，這個(gè)學(xué)說(shuō)并不能完美地解釋所有的光現(xiàn)象。那就是本節(jié)課所討論的課題

——光電效應(yīng)一、光電效應(yīng)用弧光燈照射鋅板，與鋅板相連的驗(yàn)電器就帶正電，這說(shuō)明鋅板在光的照射下發(fā)射了電子。1、光電效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)：

赫茲2、光電效應(yīng)的定義：當(dāng)光照射在金屬表面時(shí)，金屬中有電子逸出的現(xiàn)象，稱為光電效應(yīng)。逸出的電子稱為光電子。光電子定向移動(dòng)形成的電流叫光電流光電效應(yīng)的實(shí)質(zhì)：光現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為電現(xiàn)象?！咀ⅰ抗饪梢允强梢姽猓部梢允遣豢梢姽?。如弧光燈發(fā)出的是紫外線.光電效應(yīng)說(shuō)明了光具有粒子性。S為抽成真空的光電管，C是石英窗口，光線可通過(guò)它照射到金屬板K上，金屬板A和K組成一對(duì)電極與外部電路相連接．光源為白熾燈，在光源和石英窗口C之間插入不同顏色的濾光片可以改變?nèi)肷涔獾念l率，光源的亮度可以通過(guò)另一套裝置調(diào)節(jié).二、光電效應(yīng)的規(guī)律[裝置]光電效應(yīng)演示儀．[現(xiàn)象一]

在沒(méi)有光照射K時(shí)，電壓表V有示數(shù)，電流表沒(méi)有示數(shù)，說(shuō)明什么？[說(shuō)明]

KA之間有電場(chǎng)存在，但沒(méi)有光照射K時(shí)沒(méi)有光電子逸出，說(shuō)明沒(méi)有發(fā)生光電效應(yīng)．電源作用：使電子加速，I增大，便于觀察保持KA間電壓一定，燈泡亮度一定，在窗口C前依次放上紅色、橙色、綠色濾光片，觀察到紅光照射金屬板K時(shí)沒(méi)有光電流，橙光和綠光照射時(shí)有光電流．

用紅光照射時(shí)改變?nèi)肷涔獾牧炼群透淖冸妶?chǎng)電壓都沒(méi)有光電流；但用橙光和綠光照射時(shí)，即使減小入射光的亮度和減小電場(chǎng)電壓都有光電流。【說(shuō)明】某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，存在一個(gè)最小頻率，只有當(dāng)入射光的頻率大于或等于這個(gè)最小頻率時(shí)，才能發(fā)生光電效應(yīng)，這個(gè)最小頻率就叫這種金屬的極限頻率γ0

【歸納】（71頁(yè)）規(guī)律1

：任何一種金屬，都有一個(gè)極限頻率，入射光的頻率必須大于或等于該金屬的極限頻率γ0，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)（光電效應(yīng)的產(chǎn)生條件）[現(xiàn)象二]

給光電管電極KA間加正向電場(chǎng)，以高于極限頻率的某種光入射，保持電壓不變，增加入射光的強(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)光電流的強(qiáng)度增大．[說(shuō)明]

當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，保持頻率不變，則光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比．【歸納】（71頁(yè)）規(guī)律2

：當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，保持頻率不變，則光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比．[現(xiàn)象三]

用綠光照射金屬板K,逐漸減小KA間的正向電壓，直到電壓為零時(shí)，電流表仍有示數(shù)，說(shuō)明光電流依然存在．如果在KA間加一反向電壓，光電子所受電場(chǎng)力方向與速度方向相反，光電子作減速運(yùn)動(dòng)，則光電流變小，增大反向電壓，使光電流剛好為零;

若保持反向電壓和入射光的頻率不變，調(diào)亮燈泡，發(fā)現(xiàn)光電流仍然為零;

若將入射光的頻率增大，發(fā)現(xiàn)光電流增大，不再為零．【說(shuō)明】光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只隨入射光頻率增大而增大。【歸納】（？頁(yè)）規(guī)律3

：光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只隨入射光頻率增大而增大。（線性關(guān)系，并非正比）（？頁(yè)）規(guī)律4

：入射光照到金屬上時(shí)，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的（t﹤10-9秒）【歸納】

①任何一種金屬，都有一個(gè)極限頻率，入射光的頻率必須大于或等于該金屬的極限頻率γ0，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)．（光電效應(yīng)的產(chǎn)生條件）

②當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，保持頻率不變，則光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比．

③光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只隨入射光頻率增大而增大．（線性關(guān)系，并非正比）④入射光照到金屬上時(shí)，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的（t﹤10-9秒）（1）波動(dòng)理論解釋不了極限頻率，認(rèn)為光的強(qiáng)度由光波的振幅決定，跟頻率無(wú)關(guān)，只要入射光足夠強(qiáng)，就應(yīng)該能發(fā)生光電效應(yīng)．但事實(shí)并非如此．（2）波動(dòng)理論解釋不了光電子的最大初動(dòng)能，只與光的頻率有關(guān)而與光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)．（3）波動(dòng)理論解釋不了光電效應(yīng)發(fā)生的瞬時(shí)性．三、波動(dòng)理論解釋不了光電效應(yīng)1、愛因斯坦的光子說(shuō)：

四、合理解釋光電效應(yīng)的規(guī)律在空間傳播的光不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個(gè)光量子，簡(jiǎn)稱光子．

光子的能量跟光的頻率γ成正比。E＝hγ其中：E是光子的能量;γ是光的頻率.h=6.63×10-34J.S，叫做普朗克常量;

【補(bǔ)充】光的強(qiáng)度（簡(jiǎn)稱光強(qiáng)）：指在與垂直光的傳播方向上，單位面積1秒內(nèi)獲得的能量（即所有光子的能量和）。公式：I光強(qiáng)=nhγn是指垂直與光的傳播方向上，單位面積1秒內(nèi)通過(guò)的光子個(gè)數(shù)。

①為什么存在極限頻率？

2、光子說(shuō)對(duì)光電效應(yīng)的解釋（？頁(yè)）．因?yàn)楫?dāng)光照到金屬上，即光子打在金屬上時(shí)，它的能量可以被金屬中的某個(gè)電子全部吸收，即一個(gè)電子吸收一個(gè)光子。電子吸收光子后，電子的能量增加。如果光子的能量較大，即光的頻率較大，當(dāng)金屬中的電子吸收光子后，電子增加的能量足夠大，電子就能克服金屬內(nèi)帶正電的原子核對(duì)它的引力，離開金屬表面，逃逸出來(lái)，成為光電子。即發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象。如果光子的能量較小，即光的頻率較小，當(dāng)金屬中的電子吸收光子后，電子增加的能量小于電子逃逸出來(lái)所需功的最小值，那么無(wú)論光多么強(qiáng)，照射時(shí)間多么長(zhǎng)，也就是說(shuō)這種能量比較小的光子無(wú)論數(shù)目多么多，也不能使電子從金屬中逃逸出來(lái)。即不能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象。所以說(shuō)存在極限頻率。

【強(qiáng)調(diào)】由于不同金屬內(nèi)部正電荷對(duì)電子的束縛程度不同，因此電子逃逸出來(lái)所做的功也不一樣,所以不同金屬的極限頻率不同.

②為什么當(dāng)入射光頻率大于極限頻率時(shí)，保持頻率不變，光電流的強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度成正比？

當(dāng)入射光頻率大于極限頻率時(shí)，一定有電子吸收光子能量后逸出成為光電子，即發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象。由于對(duì)同種顏色（即頻率一定）的光，光的強(qiáng)度大是指單位時(shí)間內(nèi)射到單位面積的光子的數(shù)目多，因此造成單位時(shí)間內(nèi)逸出金屬成為光電子的電子數(shù)目較多，因此每秒鐘通過(guò)橫截面的光電子數(shù)多，所以光電流較大．所以光電流的強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度成正比。③為什么光電子的最大初動(dòng)能只與入射光頻率有關(guān)而與光強(qiáng)無(wú)關(guān)呢？

因?yàn)槊總€(gè)光子的能量E=hγ，它只與光的頻率γ有關(guān)，而且頻率越大的光，光子的能量越大．又一個(gè)光子的能量被一個(gè)電子吸收后，一般分成兩部分：一部分用于克服金屬內(nèi)正電荷對(duì)它的引力做功，另一部分作為它逸出金屬表面的初動(dòng)能。根據(jù)能量守恒定律：hγ=W克＋EK0

又在光電效應(yīng)中，金屬中的不同電子，克服金屬內(nèi)正電荷對(duì)它的引力做的功一般不同，其中表面的電子克服金屬內(nèi)正電荷對(duì)它的引力做的功最小，則該電子脫離這種金屬所具有的初動(dòng)能將最大。對(duì)金屬表面的電子：EKm=hγ-W逸（愛因斯坦光電效應(yīng)方程）

可見Ekm只與入射光的頻率有關(guān)，與光強(qiáng)無(wú)關(guān)。3、光電效應(yīng)方程：

EKm=hγ-W逸（？頁(yè)）

其中：EKm是逸出的光電子的最大初動(dòng)能．

W逸是逸出功：使電子脫離金屬所需的最小功，即是金屬表面的電子逸出金屬表面所做的功②加反向電壓時(shí)①逸出功和極限頻率的關(guān)系：已知反向截止電壓U0,則可求EKm【強(qiáng)調(diào)】

W逸=hγ0為什么光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性？

因?yàn)橐粋€(gè)電子吸收一個(gè)光子，即電子吸收光子的能量是一口吃下，因此造成金屬中的電子對(duì)于光子的吸收是十分迅速的。光子光電子光電流光子能量E

E＝hγ

光強(qiáng)I光強(qiáng)

I光強(qiáng)=nhγ

光電子的最大初動(dòng)能EKm

EKm=hγ-W逸

逸出功W逸

W逸=hγ0

反向截至電壓U0

qU0=EKm【辨析】

【補(bǔ)充1】飽和電流

金屬板飛出的光電子到達(dá)陽(yáng)極，回路中便產(chǎn)生光電流，隨著所加正向電壓的增大，光電流達(dá)到某一值后不再增大，趨于一個(gè)飽和值，這個(gè)飽和值是飽和電流.【結(jié)論】飽和電流與所加電壓大小無(wú)關(guān)，只與入射光的強(qiáng)度有關(guān).入射光越強(qiáng)，飽和電流越大.IUOU遏止電壓Is飽和電流黃光（強(qiáng)）黃光（弱）藍(lán)光Ub實(shí)驗(yàn)表明:對(duì)于一定顏色(頻率)的光照射同一金屬,無(wú)論光的強(qiáng)弱如何,遏止電壓是一樣的;光的頻率ν改變，遏止電壓也會(huì)改變。因?yàn)椋汗怆娮拥淖畲蟪鮿?dòng)能只與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)弱無(wú)關(guān)。【補(bǔ)充2】光電效應(yīng)伏安特性曲線【補(bǔ)充3】EKm=hγ-W逸一驗(yàn)電器與鋅板相連，用一紫外線燈照射鋅板，關(guān)燈后，驗(yàn)電器指針保持一定偏角．(1)現(xiàn)用一帶負(fù)電的金屬小球與鋅板接觸，則驗(yàn)電器指針偏角將________(填“增大”、“減小”或“不變”)．

(2)使驗(yàn)電器指針回到零，再用相同強(qiáng)度的鈉燈發(fā)出的黃光照射鋅板，驗(yàn)電器指針無(wú)偏轉(zhuǎn)．那么，若改用強(qiáng)度更大的紅外線燈照射鋅板，可觀察到驗(yàn)電器指針________(填“有”或“無(wú)”)偏轉(zhuǎn)．

無(wú)減小

利用光電管研究光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)如圖所示，用頻率為ν的可見光照射陰極K，電流表中有電流通過(guò)，則(

)A．用紫外線照射，電流表不一定有

電流通過(guò)B．用紅光照射，電流表一定無(wú)電流通過(guò)C．用頻率為ν的可見光照射K，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭移到A端時(shí)，電流表中一定無(wú)電流通過(guò)D．用頻率為ν的可見光照射K，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭向B端滑動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)可能不變D入射光照射到某金屬表面上發(fā)生光電效應(yīng)，若入射光的強(qiáng)度減弱，而頻率保持不變，那么(

)A．從光照至金屬表面上到發(fā)射出光電子之間的時(shí)間間隔將明顯減少B．逸出的光電子的最大初動(dòng)能將減小C．單位時(shí)間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目將減少D．有可能不發(fā)生光電效應(yīng)

C如圖所示，當(dāng)電鍵K斷開時(shí)，用光子能量為2.5eV的一束光照射陰極P，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零．合上電鍵，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.60V時(shí)，電流表讀數(shù)仍不為零．當(dāng)電壓表讀數(shù)