資源簡介

(共28張PPT)
第四章 波粒二象性
粵教版 選擇性必修三
第一節 光電效應
新課導入
太陽能電池
光敏電阻
光電耦合器
鋅板帶負電，用紫外線燈照射后，驗電器張開的指針夾角會變小。
實驗現象：
鋅板在紫外線照射下會讓電子從鋅板表面逸出。
實驗結論：
Part 01
光電效應
光電效應：金屬在光的照射下發射電子的現象
光 電 子：光電效應現象中從金屬表面發射出來的電子
一、光電效應
二、光電管
光電管的結構及其工作原理
光電管就是利用光電效應制成的一種光學元件，它的作用是把光信號轉變為電信號。
表面通常涂有堿金屬(鋰、銫)
光電流的大小與什么因素有關呢？
Part 02
光電效應的實驗定律
光電流的大小與什么因素有關呢？
入射光的強度
大膽猜想：
頻率
光照時長
使用不同顏色的入射光(濾光片)
光電管、電流表
光電管兩端電壓
改變光罩上出射孔的數目或大小
探究光電流的大小的影響因素
光電效應實驗原理示意圖
頻率
探究光電流的大小的影響因素
大量實驗表明：入射光的頻率必須高于某一極限頻率才能發生光電效應。
當入射光的頻率比較低時，無論入射光強度多么大，照射時間多么長，光電管都沒有光電流產生． 而當入射光的頻率大于某一頻率時，無論入射光強弱，都能夠幾乎瞬時產生光電流
: 截止頻率
光照時長
探究光電流的大小的影響因素
光照時長
光電效應幾乎是瞬時發生的，無論入射光多弱，都會在照射到金屬時立即產生光電子。
實驗結果：即使入射光的強度非常微弱，只要入射光頻率大于被照金屬的截止頻率，電流表指針也幾乎是隨著入射光照射就立即偏轉。
更精確的研究推知，光電子發射所經過的時間不超過10－9 s（這個現象一般稱作“光電子的瞬時發射”）。也就是說電子不需要積累能量的時間。
光電效應具有瞬時性
光電效應的實驗規律
存在截止頻率；
光電效應具有瞬時性；
光電效應實驗原理示意圖
入射光的強度
光電管兩端電壓
在光照條件不變的情況下，光電流的大小隨著正向電壓的增大而增大，當正向電壓增加到一定值時，光電流大小不再變化，達到飽和．
在光的頻率不變的情況下，入射光越強，飽和電流越大。
光電效應存在飽和電流
光電流與電壓的圖象
光電效應的實驗規律
光電效應實驗原理示意圖
存在截止頻率；
光電效應具有瞬時性；
存在飽和電流；
反向電壓
在強度和頻率一定的光照射下，回路中的光電流將會隨著反向電壓的增加而減小，并且當反向電壓達到某一數值時，光電流將會減小到零．
: 遏止電壓
+ + + + + +
一 一 一
E
E
F
－
v
U
K
A
速率最大的是 vc
最大的初動能
　
【存在著遏止電壓】：使光電流減小到0的反向電壓UC 稱為遏止電壓。
①對于同一種顏色（頻率）的光，無論光的強弱如何，遏止電壓都一樣
光電流與電壓的圖象
　
　
　
【存在著遏止電壓】：使光電流減小到0的反向電壓UC 稱為遏止電壓。
①對于同一種顏色（頻率）的光，無論光的強弱如何，遏止電壓都一樣
②光的頻率發生變化時，遏止電壓也會發生變化。
　
　
　
　
【存在著遏止電壓】：使光電流減小到0的反向電壓UC 稱為遏止電壓。
①對于同一種顏色（頻率）的光，無論光的強弱如何，遏止電壓都一樣
②光的頻率發生變化時，遏止電壓也會發生變化。
③這表明光電子的能量（動能）只與入射光的頻率有關，而與入射光的強弱無關
最大初動能
光電效應的實驗規律
光電效應實驗原理示意圖
存在截止頻率；
光電效應具有瞬時性；
存在飽和電流；
存在遏止電壓，與入射光頻率有關,與入射光的強弱無關
Part 03
經典電磁理論解釋的困難
經典電磁理論解釋的困難
⑴當光照射金屬表面時，電子會吸收光的能量。若電子吸收的能量超過逸出功，電子就能從金屬表面逸出，這就是光電子。
⑵光越強，逸出的電子數越多，光電流也就越大。
⑸如果光很弱，電子需要幾分鐘到十幾分鐘的時間才能獲得逸出表面所需的能量，這個時間遠遠大于實驗中產生光電流的時間。
⑶不管光的頻率如何，只要光足夠強，電子都可以獲得足夠能量從而逸出表面，不應存在截止頻率；
⑷光越強，光電子的初動能應該越大，所以截止電壓Uc應該與光的強弱有關；
這些結論與實驗結果相矛盾， 經典電磁理論更是無法解釋。
存在截止頻率（紅限）——沒有能量積累過程
初動能(遏止電壓)與光強無關——取決于入射光的頻率
光電效應具有瞬時性——沒有能量積累過程
課堂小結
一、光電效應：金屬在光的照射下發射電子的現象稱為
光電效應。
二、光電效應的實驗規律：
光電效應具有瞬時性；
存在截止頻率；
存在飽和電流；
存在遏止電壓。
三、經典電磁理論解釋的困難
疑難之一：遏止電壓由入射光頻率決定，與光的強弱無關；
疑難之二：存在截止頻率；
疑難之三：具有瞬時性。
課堂練習
光電效應實驗的裝置如圖所示，現用發出紫外線的弧光燈照射鋅板，驗電器指針張開一個角度。
（1）鋅板帶的是 電荷，請解釋鋅板帶電的原因。
（2）將帶負電的金屬小球與鋅板接觸，驗電器指針偏角會
發生什么變化？
（3）使驗電器指針回到零，改用強度更大的
弧光燈或強度等大的紅外線燈照射鋅板，
觀察到的實驗現象是怎樣的？
正
偏角減小 或 先減小后再增大
光電效應的發生只取決于入射光的頻率是否大于截止頻率，與光強無關。
若用紅光射線照射鋅板，紅光頻率小于紫外線，但不一定小于金屬的截止頻率，則鋅板可能發射光電子。
1．（多選）有關光電效應實驗，下列說法正確的是（ ）
在光顏色不變的情況下，入射光越強，飽和電流越大
入射光越強，光電子的最大初動能越大，因而遏止電壓越大
不管入射光的頻率如何，只要光足夠強，就會有光電流產生
當入射光頻率超過截止頻率時，無論入射光怎樣微弱，都會瞬間產生光電流
AD
課堂練習
2．（單選）在演示光電效應的實驗中，原來不帶電的一塊鋅板與靈敏驗電器相連。用弧光燈照射鋅板時，驗電器的指針就張開一個角度，如圖所示，這時（ ）
鋅板帶正電，指針帶負電
鋅板帶正電，指針帶正電
鋅板帶負電，指針帶正電
鋅板帶負電，指針帶負電
B
課堂練習
3. (多選) 如圖所示是利用光電管研究光電效應的實驗原理圖，用一定強度的某頻率的可見光照射光電管的陰極K，電流表中有電流通過，則( )
若將滑動變阻器的滑動觸頭置于b 端，電流表中一定有電流通過
若改用紫外線照射陰極K，電流表
中一定有電流通過
若將電源反接，光電管中可能有
電流通過
若減小可見光的光照強度，電流表
中一定無電流通過
ABC
課堂練習
4．（多選）現用某一光電管進行光電效應實驗，當用某一頻率的光入射時，有光電流產生。下列說法正確的是（ ）
入射光的頻率變高，飽和光電流變大
入射光的頻率變高，光電子的最大初動能變大
保持入射光的頻率不變，入射光的光強變大，飽和光電流變大
保持入射光的光強不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產生
BC
課堂練習
5．（多選）光電效應現象的規律中，經典波動理論不能解釋的有( ）
入射光的頻率必須大于被照金屬的截止頻率時才產生光電效應
光電子的最大初動能與入射光的強度無關，只隨入射光頻率的增大而 增大
入射光照射到金屬表面上時，光電子的發射幾乎是瞬時的
當入射光頻率大于截止頻率時，光電子數目與入射光的強度成正比
ABC
課堂練習

展開更多......

收起↑