高三物理 2_1《光電效應》課件 粵教版選修3-5

1、第二章 波粒二象性,學習目標：1、了解光電效應的規(guī)律及光電管的工作原理；2、知道并理解極限頻率、遏制電壓的概念；3、理解光電效應與光的電磁理論的矛盾。,第一節(jié) 光電效應,光的電磁說,19世紀末，麥克斯韋的電磁理論完美地解釋了光的波動現(xiàn)象，光的電磁說得到了廣泛的認同。但赫茲在通過實驗證實了電磁理論的同時，也發(fā)現(xiàn)了一個用電磁理論無法解釋的現(xiàn)象－－光電效應。,光電效應,1、在光（包括不可見光）的照射下，使物體發(fā)射出電子的現(xiàn)象叫做

2、光電效應。2、發(fā)射出來的電子叫做光電子。,光電效應,光電管,1.光電管就是利用光電效應把光信號轉(zhuǎn)變成電信號的一種傳感器。,2.陰極發(fā)出的光電子被陽極收集，在回路中會形成電流，稱為光電流。,光電管,3.光電管的工作原理:為了把光電子盡可能多地收集到陽極，以增強光電流，通常還在光電管兩極加上正向電壓，如圖所示，光電流在電阻的兩端產(chǎn)生電壓Uab，隨著交的強弱變化而變化。這樣，光電管就把光信號變成了電信號。,光電管的應用,（1）開關(guān)功能：自動

3、化控制（2）光電轉(zhuǎn)換：通信領(lǐng)域（3）能量轉(zhuǎn)換：太陽能電池,探究光電效應的規(guī)律,探究一、探究光電流的大小探究二、探究光電子動能的大小,探究光電流的大小,光電流的產(chǎn)生是光照射的結(jié)果，那么，光電流的大小跟入射光的哪些因素有關(guān)呢？猜想：與入射光的強度和頻率可能有關(guān)實驗原理和裝置：實驗步驟：（控制變量法）記錄數(shù)據(jù)：,,,1、當入射光的頻率較低時，無論光多么強，照射時間多長，光電管都不會發(fā)射光電子，不能產(chǎn)生光電流。2、當入射光的頻

4、率較高時，才會產(chǎn)生光電流，這個頻率稱為極限頻率，其對應的波長稱為極限波長。3、當入射光的頻率大于極限頻率時，光電流強度與入射光的強度有關(guān)。,實驗結(jié)論,從光電管陰極射出的光電子具有一定的動能。為了測量光電子的動能，可以在光電管的兩個電極上加上反向電壓，用于阻止光電子到達陽極。,你認為在強度和頻率一定的光照射下，反向電壓增大，回路中的光電流會怎樣變化？,回路中的光電流會隨著反向電壓的增加而減小，當反向電壓達到一定數(shù)值時，光電流將會減小到零

5、，我們把這時的電壓稱為遏止電壓。,,探究光電子的動能大小,遏止電壓,光電子克服反向電場力所做的功為：W=eU；如果光電子到達陽極的速度剛好為零，根據(jù)能量守恒定律，光電子出射時的最大初始動能為：,可見，光電子的最大初始動能可以通過測量遏止電壓來確定。,,猜想:遏止電壓(光電子最大初動能)與什么因素有關(guān)？,采用實驗探究的方法，控制變量法先保持光的頻率不變，逐漸增大電壓，直至光電流為零，記錄遏止電壓的值。改變?nèi)肷涔獾膹姸?，記錄遏止電壓的?/p>

6、。然后，維持光源的強度不變，改變?nèi)肷涔獾念l率，記錄遏止電壓的值。,,,探究光電子的最大初動能大小,光強及頻率,,遏止電壓與入射光的強度無關(guān)。入射光的頻率越大，遏止電壓越大，即光電子的最大初動能越大。,實驗結(jié)論,討論與交流,隨著反向電壓逐漸增大，光電流是逐漸減小還是突然減??？,,逐漸減小。,由此是否可以推測出射光電子的動能不一樣？,遏止電壓對應的是所有光電子的動能嗎？,不一樣。光電效應中從金屬出來的光電子，它們的初速度會有差異，初動

7、能會有差異，其中最大者叫最大初動能。,不是，遏止電壓對應的光電子最大初動能。,光電效應的4條基本規(guī)律,1.產(chǎn)生光電效應的條件：任何一種金屬，都存在極限頻率ν0，只有當入射光頻率ν>ν0時，才能發(fā)生光電效應.2.光電子的最大初動能：光電子的最大初動能Ekm與入射光強度無關(guān)，只隨入射光頻率的增大而增大 .3.光電效應的發(fā)生時間：幾乎是瞬時發(fā)生的． 4.光電流強度的決定因素：當入射光頻率ν>ν0時，光電流隨入射光強度的增

8、大而增大.,,看表格思考下列問題：（1）某光恰能使鋅發(fā)生光電效應，那么能使表格內(nèi)哪些金屬發(fā)生光電效應?（2）表中哪種金屬最易發(fā)生光電效應?（3）為什么各種金屬的極限頻率不同?,為什么說光的波動理論無法解釋光電效應的規(guī)律？從光電效應的發(fā)生過程來看，電子吸收入射光能量后才能掙脫原子核的束縛，所以我們應從能量的角度來分析光效應．光的波動理論是這樣描述光的能量的：（1）能量是連續(xù)的；（2）振幅（光強）越大，光能越大，光的能量與

9、頻率無關(guān)．,電磁理論遇到困難,光電效應與光的電磁理論的矛盾,矛盾一：按照光的波動理論，不論光的頻率如何，只要照射時間足夠長或入射光的強度足夠大，就可以產(chǎn)生光電效應。而實驗結(jié)果表明：只有入射光的頻率v大于該金屬的極限頻率v0時，才能發(fā)生光電效應。,光電效應與光的電磁理論的矛盾,矛盾二：根據(jù)能量的觀點，電子要從物體中飛出，必須具有一定的能量，而這一能量只能來源于入射光的能量。而實驗結(jié)果表明：逸出的光電子的能量與入射光的強度無關(guān)，只取決于