高中物理第十七章波粒二象性2光的粒子性学案新人教版选修3_5

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1、2　光的粒子性1．光电效应现象(1)定义：在光的照射下，金属表面发射电子的现象，叫光电效应。发射出来的电子叫光电子。(2)理解：①光电效应的实质是光现象转化为电现象。②入射光既可以是可见光，也可以是不可见光。③使锌板发生光电效应的光是弧光灯发出的紫外线。【例1】如图所示，一静电计与锌板相连，在A处用一紫外线灯照射锌板，关灯后，指针保持一定偏角。(1)现用一带负电的金属小球与锌板接触，则静电计指针偏角将________(选填“增大”“减小”或“不变”)。(2)使静电计指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，静电计指针无偏转

2、，那么，若改用强度更大的红外线照射锌板，可观察到静电计指针________(选填“有”或“无”)偏转。解析：(1)锌板在紫外线照射下，发生光电效应现象，有光电子飞出，锌板带正电，将一带负电的金属小球与锌板接触，将锌板上的正电荷中和一部分，锌板正电荷减少，则静电计指针偏角将变小。注意，静电计与锌板带同种电荷。(2)要发生光电效应现象，照射光的频率必须高于这种金属的截止频率，而与照射光的强度无关。用黄光照射，静电计指针无偏转，即不能发生光电效应现象；当改用强度更大的红外线照射时，因为红外线的频率比黄光低，所以用红外线照射更不能发生光电

3、效应现象，静电计指针无偏转。答案：(1)减小　(2)无2．光电效应的规律(1)实验装置及电路，如图所示(2)几个概念①饱和电流：在光照条件不变时，电流随电压升高而增大到的最大值(Im)。②遏止电压：使光电流减小到0时的反向电压(Uc)。③截止频率：使某种金属发生光电效应的最小频率。又叫极限频率(ν0)。不同金属截止频率不同。(3)光电效应的实验过程与结果①在入射光的强度与频率不变的情况下，I–U的实验曲线如图所示。曲线表明，当加速电压U增加到一定值时，光电流达到饱和值Im。这是因为单位时间内从阴极K射出的光电子全部到达阳极A。若单

4、位时间内从阴极K上逸出的光电子数目为n，则饱和电流Im＝ne。式中e为电子电荷量，另一方面，当电压U减小到零，并开始反向时，光电流并没降为零，这就表明从阴极K逸出的光电子具有初动能。所以尽管有电场阻碍它运动，仍有部分光电子到达阳极A。但是当反向电压等于Uc时，就能阻止所有的光电子飞向阳极A，使光电流降为零，这个电压是遏止电压，它使具有最大初速度的电子也不能到达阳极A。如果不考虑在测量遏止电压时回路中的接触电势差，那么我们就能根据遏止电压Uc来确定电子的最大速度vm和最大动能，即Ek＝mv＝eUc②在用相同频率不同强度的光去照射阴极

5、K时，得到的IU曲线如图所示。它显示出对于不同强度的光，Uc是相同的。这说明同频率、不同强度的光所产生的光电子的最大初动能是相同的。并且，入射光越强，饱和电流越大。③用不同频率的光去照射阴极K时，实验结果是：频率愈高，Uc愈大，如图甲；并且ν与Uc成线性关系，如图乙。频率低于ν0的光，不论强度多大，都不能产生光电子，因此，ν0称为截止频率。④在发生光电效应的情况下，光照和光电流的产生几乎是瞬时的。(4)光电效应的实验规律①任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须高于这个极限频率才能产生光电效应。低于极限频率时，无论光照强度多

6、强，都不会发生光电效应现象。②光电子最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大。③入射光照射到金属上时，光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10－9s。④当入射光的频率高于极限频率时，光电流的大小与入射光的强度成正比。【例2】一束绿光照射某金属发生了光电效应，则下列说法中正确的是(　　)A．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子数增加B．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子最大初动能增加C．若改用紫光照射，则可能不会发生光电效应D．若改用紫光照射，则逸出的光电子的最大初动能增加解析：光电效应的规律表明：A√入射光的强

7、度只决定着光电流的大小，频率不变，增加照射强度，光电流增大，即逸出的光电子数增加。故A对B错。B×C×入射光的频率决定着是否能发生光电效应，也决定着产生的光电子的最大初动能频率增加，Ek也增加，紫光频率高于绿光频率，故C错D对。D√答案：AD3.爱因斯坦的光电效应方程(1)光电效应与经典电磁理论的三大矛盾①波动理论认为：光的能量是由光的强度决定的，而光的强度又是由光波的振幅所决定的，跟频率无关。②电磁理论与光电效应实验结果波动理论光电效应实验结果矛盾之一按照光的波动理论，不论入射光的频率是多少，只要光强足够大，总可以使电子获得足够

8、的能量从而发生光电效应如果光的频率小于金属的极限频率，无论光强多大，都没有光电效应矛盾之二光强越大，电子可获得更多的能量，光电子的最大初动能也应该越大，遏止电压也越大。即出射电子的动能应该由入射光的能量即光强来决定遏止电压与光强无关，与频率有关矛盾