1、選修3-5,第五章 波與粒子,第1節(jié) 光電效應(yīng),光電效應(yīng)現(xiàn)象,問題：用弧光燈照射鋅板,與鋅板連接的驗(yàn)電器張開一個(gè)角度說明什么？ 弧光燈照射后的鋅板帶了電。,探究：弧光燈照射后梓板帶什么電？如何檢驗(yàn)電性? 原來不帶電的鋅板被弧光燈照射后帶了正電，表明電子在弧光燈照射下逸出了鋅板表面。 光電效應(yīng)：在光的照射下電子從物體表面逸出的現(xiàn)象。,光電效應(yīng)現(xiàn)象,問題與探究,光電效應(yīng)是光照下物體表面逸出電子的現(xiàn)象,那么只要有光照射,物體表面就會(huì)有電子逸出? 請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。,實(shí)驗(yàn)與探究,高壓電源,鋅板,銅網(wǎng),白熾燈,靈敏電流計(jì),白熾燈照射時(shí)電流計(jì)指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn),指針不偏轉(zhuǎn),實(shí)驗(yàn)與探究,高壓電源,鋅板,銅網(wǎng),

2、紫光,靈敏電流計(jì),紫光照射時(shí)電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),指針偏轉(zhuǎn),光電效應(yīng)的規(guī)律,1、任何一種金屬，都存在極限頻率 ，只有 當(dāng)入射光 ，才能發(fā)生光電效應(yīng)。,2、產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí),電光流隨入射光強(qiáng)度的增大而增大。光的強(qiáng)度越大，單位時(shí)間內(nèi)逸出金屬表面的電子數(shù)越多。,3、光電效應(yīng)的發(fā)生幾乎是瞬時(shí)的。,4、光電子的最大初動(dòng)能E與入射光強(qiáng)度無關(guān)， 只隨入射光頻率的增大而增大 。,例題,（1）某光恰能使鋅發(fā)生光電效應(yīng)，那么能使表格內(nèi)哪些金屬發(fā)生光電效應(yīng)?,（2）表中哪種金屬最易發(fā)生光電效應(yīng)?,閱讀課本，回答下列問題,思考,為什么說光的波動(dòng)理論無法解釋光電效應(yīng)的規(guī)律？,回想一下光的波動(dòng)理論是怎樣描述光的能量的呢？,1

3、、能量是連續(xù)的 2、振幅（光強(qiáng)）越大，光能越大，光的能量與頻率無關(guān),光的波動(dòng)理論描述光的能量,1、極限頻率,3、光電效應(yīng)的瞬時(shí)性,2、光電效應(yīng)中的光強(qiáng)增大，光電流也增大,4、光電效應(yīng)出射光子的初動(dòng)能與頻率有 關(guān)，與光強(qiáng)無關(guān),1、波動(dòng)理論無法解釋極限頻率。,2、弱光照射時(shí)應(yīng)有能量積累過程，不應(yīng)瞬時(shí)發(fā)生 。,波動(dòng)理論在解釋光電效應(yīng)時(shí)的矛盾,3、光電子最大初動(dòng)能E的大小應(yīng)與光強(qiáng)有關(guān)，與v無關(guān) 。,光的波動(dòng)理論在解釋光電效應(yīng)時(shí)遇到了巨大的困難。后來，愛因斯坦在普朗克量子化理論的啟發(fā)下，提出了光子學(xué)說。,普朗克,愛因斯坦,光子說,愛因斯坦在1905年提出，在空間中傳播的光也不是連續(xù)的，而是一份一份的，每

4、一份叫做一個(gè)光量子，簡稱光子,光子的能量和頻率成正比：,光子說,光子說的這兩點(diǎn)實(shí)際上是針對波動(dòng)理論的兩大要害提出的愛因斯坦當(dāng)時(shí)在實(shí)驗(yàn)事實(shí)還不是很充分的時(shí)候，提出了光子說，是對科學(xué)的重大貢獻(xiàn)這也說明理論與新的實(shí)驗(yàn)事實(shí)不符時(shí)，要根據(jù)事實(shí)建立新的理論，因?yàn)閷?shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)能量守恒原理，愛因斯坦認(rèn)為：如果入射光的能量hv大于一個(gè)電子從金屬表面逸出而必須做的功逸出功W，那么有些光電子在脫離金屬表面后還有剩余能量，即有些光電子具有一定的動(dòng)能，因?yàn)椴煌碾娮用撾x某種金屬所需的功不一樣，所以它們吸收了光子的能量并從這種金屬逸出之后剩余的動(dòng)能也不一樣，由于逸出功W是使電子脫離金屬所需做的最小功，所

5、以電子吸收光子后能獲得的最大初動(dòng)能應(yīng)滿足：,愛因斯坦光電效應(yīng)方程,1、逸出功：W=hv0,2、愛因斯坦光電效應(yīng)方程：,光電效應(yīng)有力地證明了光具有粒子性。,例題2：用波長為200nm的紫外線照射鎢的表面,釋放出來的光電子中最大的動(dòng)能是2.94eV。用波長為160nm的紫外線照射鎢的表面，釋放出來的光電子的最大動(dòng)能是多少？,分析：第二次照射時(shí)光子的能量比第一次大，由于在兩次照射中鎢的逸出功是相同的，所以光電子的最大動(dòng)能之差應(yīng)該等于兩次照射的光子的能量差。,解法二:,光電效應(yīng)的應(yīng)用,光電開關(guān),光電成像,光電池,1 光電效應(yīng),一、光電效應(yīng)現(xiàn)象,二、光電效應(yīng)的規(guī)律,三、光子說,四、愛因斯坦光電效應(yīng)方程,

6、五、光電效應(yīng)的應(yīng)用,P88第37題,小結(jié),作業(yè),例題1：某種金屬在一束綠光照射下剛能產(chǎn)生光電效應(yīng)，現(xiàn)用紫光或紅光照射時(shí)，能否產(chǎn)生光電效應(yīng)？,解析：綠光照射剛能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則綠光頻率等于該金屬的極限頻率。只有頻率高于極限頻率的光才能使電子吸收大于逸出功的能量而逸出金屬表面，而紫光的頻率高于綠光的頻率，紅光的頻率低于綠光頻率，所以用紫光照射能產(chǎn)生光電效應(yīng)，而用紅光照射不能產(chǎn)生光電效應(yīng)。,課堂講義,針對訓(xùn)練1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)間間隔將明顯增加 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

7、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) 答案C,課堂講義,解析發(fā)生光電效應(yīng)幾乎是瞬時(shí)的，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；入射光的強(qiáng)度減弱，說明單位時(shí)間內(nèi)的入射光子數(shù)目減少，頻率不變，說明光子能量不變，逸出的光電子的最大初動(dòng)能也就不變，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；入射光子的數(shù)目減少，逸出的光電子數(shù)目也就減少，故選項(xiàng)C正確；入射光照射到某金屬上發(fā)生光電效應(yīng)，說明入射光頻率不低于這種金屬的極限頻率，入射光的強(qiáng)度減弱而頻率不變，同樣能發(fā)生光電效應(yīng)，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤,課堂講義,三、光電效應(yīng)方程的理解與應(yīng)用 1光電效應(yīng)方程實(shí)質(zhì)上是能量守恒方程 能量為Eh的光子被電子吸收，電子把這些能量的一部分用來克服金屬表面對它的吸引做功，另一

8、部分就是電子離開金屬表面時(shí)的動(dòng)能如果克服吸引力做功最少為W0，則電子離開金屬表面時(shí)動(dòng)能最大為Ek，根據(jù)能量守恒定律可知：EkhW0.,課堂講義,課堂講義,課堂講義,課堂講義,A該金屬的逸出功等于E B該金屬的逸出功等于h0 C入射光的頻率為0時(shí)，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為E D入射光的頻率為20時(shí)，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為2E 答案AB,課堂講義,解析題中圖象反映了光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率的關(guān)系，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程EkhW0，知當(dāng)入射光的頻率恰為該金屬的極限頻率0時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能Ek0，此時(shí)有h0W0，即該金屬的逸出功等于h0，選項(xiàng)B正確；根據(jù)圖線的物理意義，有W0E，故選項(xiàng)A正確，而選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤,遏止電壓,當(dāng)所加電壓U為0時(shí)，電流I并不為0。只有施加反向電壓，也就是陰極接電源正極陽極接電源負(fù)極，在光電管兩級形成使電子減速的電場，電流才可能為0。使光電流減小到0的反向電壓Uc稱為遏止電壓。遏止電壓的存在意味著光電子具有一定的初速度。 由電場力對在其內(nèi)的電子得：遏止電壓U與光電子最大動(dòng)能為Ek=eU。,課堂講義,【例3】如圖514所示，當(dāng)電鍵K斷開時(shí)，用光子能量為2.5 eV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0.60 V時(shí)，電流表讀數(shù)仍不為零當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.60 V時(shí)，