2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理选择性必修3 第4章原子结构和波粒二象性第2节光电效应课件

4.2光电效应人教版选择性必修三1234主要内容4实验历史背景及意义光电效应实验现象光电效应现象的特点爱因斯坦光电效应解释5康普顿效应1.实验历史背景及意义1887年，赫兹在研究电磁波的实验中偶尔发现，接收电路的间隙如果受到光照，就更容易产生电火花。这是最早发现的光电效应，也是赫兹细致观察的意外收获。1900年，普朗克提出了量子化假说。1905年，爱因斯坦提出了光量子概念，解释了光电效应。阴极阳极玻璃外壳引脚真空G光电管的结构2.光电效应实验现象光照能使金属带电的现象叫光电效应。在“光”（包括不可见光）的照射，使金属中的电子跑出来。验电器带什么电？2.光电效应实验现象3、光电效应特点：截止频率1）存在截止频率ν0能否使金属产生光电效应与入射光的光强无关。条件：怎样才能发生光电效应现象：当入射光的频率小于某一数值时，光电流消失。结论：任何金属，都有一个截止频率，入射光的频率必须大于这个截止频率才能产生光电效应。不同的金属有不同的极限频率。经典电磁理论无法解释！2）存在饱和光电流现象：在光照条件（光强）一致的情况下，随着所加电压的增加，光电流趋于饱和值。结论：光强一定的情况下，单位时间内阴极板发射的光电子数目是一定的。即，当入射光的频率大于截止频率，单位时间打出的电子数目与入射光的强度成正比。经典电磁理论可以解释。3、光电效应特点：饱和光电流3）存在遏止电压由于电子有初动能，当U=0时，I≠0，如果反向电压，使电场反向，则可以使光电流为0。使光电流减小到0的电压称为遏止电压。结论：对与同一金属，光电子的最大初动能仅与光的频率有关，与光强无关。现象：对于一定颜色（频率）的光，无论光的强弱如何，遏止电压都是一样的。且光的频率改变时，遏止电压也会改变。经典电磁理论无法解释！3、光电效应特点：遏止电压4）瞬时性：入射光照到金属上时，电子的发射几乎是瞬时，一般不超过10–9s。经典电磁理论无法解释！3、光电效应特点：瞬时性爱因斯坦光电方程Ek=hν-Whν：光子的能量W：某金属的逸出功Ek：光电子的最大初动能截止频率：由于hν0=W所以ν0=W/h4、爱因斯坦对光电效应的解释：当光子照到金属上，能量可以被某个电子吸收，若电子能量足够大，就可以克服金属 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面的引力(逸出功W)逃逸出来。在发生光电效应时，是一个光子打一个电子能量的交换是一个光子与一个电子之间进行。1、光子能不能将电子打出？-----入射光的频率2、打出的电子的最大初动能多大？---------入射光的频率4、打出的电子的数目？-----入射光的强弱上面的2、3、4的前提是入射光的频率大于金属的极限频率截止频率：由于hν0=W所以ν0=W/h-------爱因斯坦光电方程hν-W=mvm2/23、几乎不要时间？-------一个光子“打出”一个电子1）存在截止频率ν0能否使金属产生光电效应与入射光的光强无关。条件：怎样才能发生光电效应现象：当入射光的频率小于某一数值时，光电流消失。结论：任何金属，都有一个截止频率，入射光的频率必须大于这个截止频率才能产生光电效应。不同的金属有不同的极限频率。Ek=hν-W2）存在饱和光电流现象：在光照条件（光强）一致的情况下，随着所加电压的增加，光电流趋于饱和值。结论：光强一定的情况下，单位时间内阴极板发射的光电子数目是一定的。即，当入射光的频率大于截止频率，单位时间打出的电子数目与入射光的强度成正比。Ek=hν-W3）存在遏止电压由于电子有初动能，当U=0时，I≠0，如果反向电压，使电场反向，则可以使光电流为0。使光电流减小到0的电压称为遏止电压。结论：对与同一金属，光电子的最大初动能仅与光的频率有关，与光强无关。现象：对于一定颜色（频率）的光，无论光的强弱如何，遏止电压都是一样的。且光的频率改变时，遏止电压也会改变。Ek=hν-W4）瞬时性：入射光照到金属上时，电子的发射几乎是瞬时，一般不超过10–9s。Ek=hν-W【例1】　利用光电管研究光电效应实验如图所示，用频率为ν的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则(　　)A．用紫外线照射，电流表一定有电流通过B．用红光照射，电流表一定无电流通过C．用红外线照射，电流表一定无电流通过D．用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头移到A端时，电流表中一定无电流通过　在例 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 2中，若将电路中的电源正负极对调，其他条件不变．则电路中是否还有电流？若将滑动触头左右移动？电流表示数如何变化？A【例2】　在研究光电效应现象时，先后用两种不同色光照射同一光电管，所得的光电流I与光电管两端所加电压U间的关系曲线如图所示，下列说法正确的是(　　)A．色光乙的频率小、光强大B．色光乙的频率大、光强大C．若色光乙的强度减为原来的一半，无论电压多大，色光乙产生的光电流一定比色光甲产生的光电流小D．若另一光电管所加的正向电压不变，色光甲能产生光电流，则色光乙一定能产生光电流D可以是反向电压3．(多选)用如图所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为2.5eV的光照射到光电管上时，电流表G的读数为0.2mA.移动变阻器的触点c，当电压表的示数大于或等于0.7V时，电流表读数为0.则(　　)A．光电管阴极的逸出功为1.8eVB．开关K断开后，没有电流流过电流表GC．光电子的最大初动能为0.7eVD．改用能量为1.5eV的光子照射，电流表G也有电流，但电流较小AC　BDB3．在光电效应实验中，小明同学用同一实验装置，如图(a)所示，在甲、乙、丙三种光的照射下得到了三条电流表与电压表读数之间的关系曲线，如图(b)所示．则正确的是(　　)A．乙光的频率大于甲光的频率B．甲光的波长小于丙光的波长C．丙光的光子能量小于甲光的光子能量D．乙光对应的光电子最大初动能小于丙光的光电子最大初动能A4．(多选)在探究光电效应现象时，某小组的同学分别用波长为λ、2λ的单色光照射某金属，逸出的光电子的最大速度之比为2∶1，普朗克常量用h表示，光在真空中的速度用c表示．则(　　)A．光电子的最大初动能之比为2∶1B．该金属的截止频率为C．该金属的截止频率为D．用波长为λ的单色光照射该金属时能发生光电效应　BD1923年，美国物理学家康普顿在研究x射线通过实物物质发生散射的实验时，发现了一个新的现象，即散射光中除了有原波长λ0的x光外，还产生了波长λ>λ0的x光，其波长的增量随散射角的不同而变化。这种现象称为康普顿效应(ComptonEffect)。用经典电磁理论来解释康普顿效应时遇到了困难，康普顿借助于爱因斯坦的光子理论，从光子与电子碰撞的角度对此实验现象进行了圆满地解释。康普顿效应康普顿效应波粒二象性波粒二象性（wave-particleduality）指的是所有的粒子或量子不仅可以部分地以粒子的术语来描述，也可以部分地用波的术语来描述。这意味着经典的有关“粒子”与“波”的概念失去了完全描述量子范围内的物理行为的能力。爱因斯坦这样描述这一现象：“好像有时我们必须用一套理论，有时候又必须用另一套理论来描述（这些粒子的行为），有时候又必须两者都用。我们遇到了一类新的困难，这种困难迫使我们要借助两种互相矛盾的的观点来描述现实，两种观点单独是无法完全解释光的现象的，但是合在一起便可以。”波粒二象性是微观粒子的基本属性之一。1905年，爱因斯坦提出了光电效应的光量子解释，人们开始意识到光波同时具有波和粒子的双重性质。1924年，德布罗意提出“物质波”假说，认为和光一样，一切物质都具有波粒二象性。根据这一假说，电子也会具有干涉和衍射等波动现象，这被后来的电子衍射试验所证实。