高中物理第二章光电效应光子学案（含解析）粤教版选修3_5

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1、学案2　光子[学习目标定位]1.知道光电效应现象，能说出光电效应的实验规律.2.知道遏止电压的概念，会用遏止电压计算光电子的最大初动能.3.知道普朗克的能量量子化假说和爱因斯坦的光子说，会用光子说解释光电效应现象.4.知道光电效应方程、意义并能够简单应用．1．各种色光的频率：从红到紫的频率依次变大．2．光的波长λ与频率ν的关系：c＝λν，式中c为光速．3．光电效应与光电流(1)金属在光的照射下发射电子的现象称为光电效应，发射出来的电子称为光电子．(2)阴极发出的光电子被阳极收集，在回路中会形成电流，称为光电流．4．极限频率对于每一种金属，只有当入射光频率大于某一频率ν0时，才会产生

2、光电流．我们将ν0称为极限频率．5．遏止电压在强度和频率一定的光照射下，回路中的光电流会随着反向电压的增加而减小，并且当反向电压达到某一数值时，光电流将会减小到零．我们把这时的电压称为遏止电压，用符号U0表示．6．能量量子假说1900年，德国物理学家普朗克在研究电磁波的辐射问题时，首次提出能量量子假说：物体热辐射所发出的电磁波的能量是不连续的，只能是hν的整数倍，hν称为一个能量量子，其中ν是辐射频率，h＝6.63×10－34J·s，称为普朗克常量．7．光子假说1905年，爱因斯坦指出，光的能量不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，一个光子的能量为ε＝hν.8．光电效应方

3、程hν＝mv＋W0式中W0表示金属的逸出功，hν是入射光子的能量，mv是出射光电子的最大初始动能．9．光电效应的解释(1)金属内部的一个电子一般只能吸收一个光子的能量，如果光子的能量小于电子的逸出功，那么无论光的强度(由光子数目决定)有多大，照射的时间多长，金属内部的电子都不能被激发而逃逸出来．因此光电效应的条件是光子的能量ε＝hν必须大于或至少等于逸出功W0，即ν≥.(2)遏止电压与光电子的最大初始动能的关系：eU0＝mv.而在逸出功W0一定的情况下，出射光电子的最大初始动能只与入射光频率有关，与光的强弱无关.一、光电效应产生的条件[问题设计]如图1所示，取一块锌板，用砂纸将其一

4、面擦一遍，去掉表面的氧化层，连接在验电器上．图1(1)用弧光灯照射锌板，看到的现象为_________________________________________，说明_____________________________________________________________________．(2)在弧光灯和锌板之间插入一块普通玻璃板，再用弧光灯照射，看到的现象为________________________________________________________________________，说明___________________________

5、__________________________________________．(3)撤去弧光灯，换用白炽灯发出的强光照射锌板，并且照射较长时间，看到的现象为________________________________________________________________________，说明_____________________________________________________________________．答案　(1)验电器偏角张开　锌板带电了．弧光灯发出的紫外线照射到锌板上，在锌板表面发射出光电子，从而使锌板带上了正电(2)指针偏角明显

6、减小　锌板产生光电效应是光中紫外线照射的结果而不是可见光(3)观察不到指针的偏转　可见光不能使锌板发生光电效应[要点提炼]1．光电效应的实质：光现象转化为,电现象．2．光电效应中的光包括不可见光和可见光．二、光电效应的实验规律　光电效应解释中的疑难1．光电效应的四点规律(1)任何一种金属都有一个极限频率ν0，入射光的频率必须大于ν0，才能产生光电效应，与入射光的强度及照射时间无关．(2)光电子的最大初始动能与入射光的强度无关，只与入射光的频率有关．(3)当产生光电效应时，单位时间内从金属表面逸出的电子数与入射光的强度有关．(4)光电效应几乎是瞬时的，发生的时间一般不超过10－9s.

7、2．掌握三个概念的含义(1)入射光频率决定着能否发生光电效应和光电子的最大初始动能．(2)入射光的强度决定着单位时间内发射的光子数；(3)饱和光电流决定着单位时间内发射的光电子数．3．逸出功：使电子脱离某种金属所做功的最小值，用W0表示，不同金属的逸出功不同．4．光电效应与光的电磁理论的矛盾按光的电磁理论，应有：(1)光越强，光电子的初动能越大，遏止电压与光的强弱有关．(2)不存在极限频率，任何频率的光都能产生光电效应．(3)在光很弱时，放出电子的时间应远大于10－9