2012高二物理学案 2.1 光电效应_1粤教版选修3-5

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1、§2.1光电效应【学习目标】1．知识与枝能（1）了解光电效应的规律及光电管的工作原理。（2）知道并理解极限频率、遏制电压的概念。（3）理解光电效应与光的电磁理论的矛盾。2．过程与方法(1)通过实验探究光电流的大小是否与人射光的强度及其频率有关，并尝试发现波动理论解释光电效应规律遇到的困难，经历观察实验现象、记录实验数据探究的主要环节，思考探中令人奇怪的现象，并从中挖掘出有价值的信息进行猜想，体会科学探究的主法。3．情感、态度与价值观（1）通过实验与探究，培养探究意识，以及分析实验现象，推理、判断的能力，体验探究自然规律的艰辛与喜悦。（2）通过讨论与交流，引起对实验中不正常现象的注

2、意，培养正确的科学方法。【学习重点】光电效应现象的基本规律、光子说的基本思想和做好光电效应的演示实验【知识要点】1、光电效应实验演示1：用弧光灯照射擦得很亮的锌板，(注意用导线与不带电的验电器相连），使验电器张角增大到约为30度时，再用与丝绸磨擦过的玻璃棒去靠近锌板，则验电器的指针张角会变大。表明锌板在射线照射下失去电子而带正电.概念：在光(包括不可见光)的照射下，从物体发射电子的现象叫做光电效应。发射出来的电子叫做光电子。2、光电效应的实验规律（1）光电效应实验如图所示，光线经石英窗照在阴极上，便有电子逸出----光电子。光电子在电场作用下形成光电流。概念：遏止电压，将换向开关

3、反接，电场反向，则光电子离开阴极后将受反向电场阻碍作用。当K、A间加反向电压，光电子克服电场力作功，当电压达到某一值Uc时，光电流恰为0。Uc称遏止电压。根据动能定理，有：（2）光电效应实验规律①光电流与光强的关系：饱和光电流强度与入射光强度成正比。②截止频率νc----极限频率，对于每种金属材料，都相应的有一确定的截止频率νc，当入射光频率ν>νc时，电子才能逸出金属表面；当入射光频率ν<νc时，无论光强多大也无电子逸出金属表面。③光电效应是瞬时的。从光开始照射到光电子逸出所需时间<10-9s。3、光电效应解释中的疑难经典理论无法解释光电效应的实验结果。经典理论认为，按照经典电

4、磁理论，入射光的光强越大，光波的电场强度的振幅也越大，作用在金属中电子上的力也就越大，光电子逸出的能量也应该越大。也就是说，光电子的能量应该随着光强度的增加而增大，不应该与入射光的频率有关，更不应该有什么截止频率。光电效应实验表明：饱和电流不仅与光强有关而且与频率有关，光电子初动能也与频率有关。只要频率高于极限频率，即使光强很弱也有光电流；频率低于极限频率时，无论光强再大也没有光电流。光电效应具有瞬时性。而经典认为光能量分布在波面上，吸收能量要时间，即需能量的积累过程。为了解释光电效应，爱因斯坦在能量子假说的基础上提出光子理论，提出了光量子假设。【问题探究】问题1.怎样理解金属存

5、在极限频率的原因？解答：光电效应是金属中的自由电子吸收了光子的能量后，其动能大到足以克服金属离子的引力而逃逸出金属表面，成为光电子。对一定的金属来说，逸出功是一定的。照射光的频率越大，从金属中逸出的光电子的初动能就越大。如果如射光子的频率较低，它的能量小于金属的逸出功，就不能产生光电效应，这就是存在极限频率的原因。问题2.怎样理解光电效应的瞬时性？解答：由爱因斯坦的光电效应方程可知hν=mv2-W，只要电子获得的动能大于逸出功，就可产生光电效应，并且每个电子只吸收一个光子。电子吸收光子的能量是瞬间的，故产生光电效应也是瞬时的，不需要时间的积累。【典型例题】例1、如图所示为一真空光

6、电管的应用电路,其阴极金属材料的极限频率为4.5×1014Hz,则下列判断中正确的是()(A)发生光电效应时,电路中光电流的饱和值取决于入射光的频率(B)发生光电效应时,电路中光电流的饱和值取决于入射光的强度(C)用λ=0.5μm的光照射光电管时,电路中有光电流产生(D)光照射的时间越长,电路中的光电流越大答案:BC例2、如图所示,一验电器与锌板相连,现用一弧光灯照射锌板,关灯后,指针保持一定偏角,下列判断中正确的是().(A)用一带负电(带电量较少)的金属小球与锌板接触,则验电器指针偏角将增大(B)用一带负电(带电量较少)的金属小球与锌板接触,则验电器指针偏角将减小(C)使验电

7、器指针回到零后,改用强度更大的弧光灯照射锌板,验电器指针偏角将比原来大(D)使验电器指针回到零后,改用强度更大的红外线灯照射锌板,验电器指针一定偏转答案:BC例3、已知某金属表面接受波长为λ和2λ的单色光照射时，释放出光电子的最大初动能分别为30eV和10eV，求能使此种金属表面产生光电效应的入射光的极限波长为多少?解析：Ek1=hc/λ-W，Ek2=hc/2λ-W，hc/λ0=W，解以上三式得：λ0=4λ注意：爱因斯坦光电效应方程(Ekm=hυ-W)是教学大纲的新要求且为Ⅱ级，