高三物理 2_1《光電效應(yīng)》課件 粵教版選修3-5

1、第二章 波粒二象性,學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、了解光電效應(yīng)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(yīng)與光的電磁理論的矛盾。,第一節(jié) 光電效應(yīng),光的電磁說,19世紀(jì)末，麥克斯韋的電磁理論完美地解釋了光的波動(dòng)現(xiàn)象，光的電磁說得到了廣泛的認(rèn)同。但赫茲在通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁理論的同時(shí)，也發(fā)現(xiàn)了一個(gè)用電磁理論無法解釋的現(xiàn)象－－光電效應(yīng)。,光電效應(yīng),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(yīng)。2、發(fā)射出來的電子叫做光電子。,光電效應(yīng),光電管,1.光電管就是利用光電效應(yīng)把光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)的一種傳感器。,2.陰極發(fā)出的光電子被陽(yáng)極收集，在回路中會(huì)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(yáng)極，以增強(qiáng)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(qiáng)弱變化而變化。這樣，光電管就把光信號(hào)變成了電信號(hào)。,光電管的應(yīng)用,（1）開關(guān)功能：自動(dòng)

3、化控制（2）光電轉(zhuǎn)換：通信領(lǐng)域（3）能量轉(zhuǎn)換：太陽(yáng)能電池,探究光電效應(yīng)的規(guī)律,探究一、探究光電流的大小探究二、探究光電子動(dòng)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(qiáng)度和頻率可能有關(guān)實(shí)驗(yàn)原理和裝置：實(shí)驗(yàn)步驟：（控制變量法）記錄數(shù)據(jù)：,,,1、當(dāng)入射光的頻率較低時(shí)，無論光多么強(qiáng)，照射時(shí)間多長(zhǎng)，光電管都不會(huì)發(fā)射光電子，不能產(chǎn)生光電流。2、當(dāng)入射光的頻

4、率較高時(shí)，才會(huì)產(chǎn)生光電流，這個(gè)頻率稱為極限頻率，其對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)稱為極限波長(zhǎng)。3、當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，光電流強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度有關(guān)。,實(shí)驗(yàn)結(jié)論,從光電管陰極射出的光電子具有一定的動(dòng)能。為了測(cè)量光電子的動(dòng)能，可以在光電管的兩個(gè)電極上加上反向電壓，用于阻止光電子到達(dá)陽(yáng)極。,你認(rèn)為在強(qiáng)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(huì)怎樣變化？,回路中的光電流會(huì)隨著反向電壓的增加而減小，當(dāng)反向電壓達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，光電流將會(huì)減小到零

5、，我們把這時(shí)的電壓稱為遏止電壓。,,探究光電子的動(dòng)能大小,遏止電壓,光電子克服反向電場(chǎng)力所做的功為：W=eU；如果光電子到達(dá)陽(yáng)極的速度剛好為零，根據(jù)能量守恒定律，光電子出射時(shí)的最大初始動(dòng)能為：,可見，光電子的最大初始動(dòng)能可以通過測(cè)量遏止電壓來確定。,,猜想:遏止電壓(光電子最大初動(dòng)能)與什么因素有關(guān)？,采用實(shí)驗(yàn)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?qiáng)度，記錄遏止電壓的值

6、。然后，維持光源的強(qiáng)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(dòng)能大小,光強(qiáng)及頻率,,遏止電壓與入射光的強(qiáng)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(dòng)能越大。,實(shí)驗(yàn)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(cè)出射光電子的動(dòng)能不一樣？,遏止電壓對(duì)應(yīng)的是所有光電子的動(dòng)能嗎？,不一樣。光電效應(yīng)中從金屬出來的光電子，它們的初速度會(huì)有差異，初動(dòng)

7、能會(huì)有差異，其中最大者叫最大初動(dòng)能。,不是，遏止電壓對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能。,光電效應(yīng)的4條基本規(guī)律,1.產(chǎn)生光電效應(yīng)的條件：任何一種金屬，都存在極限頻率ν0，只有當(dāng)入射光頻率ν>ν0時(shí)，才能發(fā)生光電效應(yīng).2.光電子的最大初動(dòng)能：光電子的最大初動(dòng)能Ekm與入射光強(qiáng)度無關(guān)，只隨入射光頻率的增大而增大 .3.光電效應(yīng)的發(fā)生時(shí)間：幾乎是瞬時(shí)發(fā)生的． 4.光電流強(qiáng)度的決定因素：當(dāng)入射光頻率ν>ν0時(shí)，光電流隨入射光強(qiáng)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(yīng)，那么能使表格內(nèi)哪些金屬發(fā)生光電效應(yīng)?（2）表中哪種金屬最易發(fā)生光電效應(yīng)?（3）為什么各種金屬的極限頻率不同?,為什么說光的波動(dòng)理論無法解釋光電效應(yīng)的規(guī)律？從光電效應(yīng)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(yīng)從能量的角度來分析光效應(yīng)．光的波動(dòng)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(qiáng)）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(yīng)與光的電磁理論的矛盾,矛盾一：按照光的波動(dòng)理論，不論光的頻率如何，只要照射時(shí)間足夠長(zhǎng)或入射光的強(qiáng)度足夠大，就可以產(chǎn)生光電效應(yīng)。而實(shí)驗(yàn)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(shí)，才能發(fā)生光電效應(yīng)。,光電效應(yīng)與光的電磁理論的矛盾,矛盾二：根據(jù)能量的觀點(diǎn)，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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：逸出的光電子的能量與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，只取決于