1、目标定位 1.了解光电效应及其实验规律.2.知道爱因斯坦光电效应方程及其应用.3.了解康普顿效应及其意义一、光电效应1光电效应 照射到金属表面的光，能使金属中的从表面逸出的现象2光电子：光电效应中发射出来的电子电子【深度思考】如图1，把一块锌板连接在验电器上，并使锌板带负电，验电器指针张开用紫外线灯照射锌板，这时，验电器指针有什么变化，这个现象说明了什么？若开始锌板不带电，用紫外线灯照射时，验电器指针又会有什么变化？图1答案 可以看到验电器指针张开的角度变小，说明锌板失去了电子光电效应的本质是逸出了电子，所以当锌板不带电，用紫外线灯照射时，可看到验电器指针张开一个角度，这时锌板和验电器都带正电
2、【例 1】(多选)如图 2 所示，用弧光灯照射擦得很亮的锌板，验电器指针张开一个角度，则下列说法中正确的是()图2A用紫外线照射锌板，验电器指针会发生偏转B用红光照射锌板，验电器指针会发生偏转C锌板带的是负电荷D使验电器指针发生偏转的是正电荷解析 将擦得很亮的锌板与验电器连接，用弧光灯照射锌板(弧光灯发出紫外线)，验电器指针张开一个角度，说明锌板带了电，进一步研究表明锌板带正电这说明在紫外线的照射下，锌板中有一部分自由电子从表面飞出，锌板带正电，选项 A、D 正确红光不能使锌板发生光电效应答案 AD能否发生光电效应取决于入射光的频率是否大于或等于极限频率，与入射光的强度无关1存在着电流：在光的
3、颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流这表明对于一定颜色的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越2存在着遏止电压和频率：光电子的能量只与入射光的有关，而与入射光的无关当入射光的频率截止频率时不能发生光电效应3光电效应具有性：光电效应中产生电流的时间不超过109 s.二、光电效应的实验规律饱和越大多截止频率强弱低于瞬时【深度思考】如图3是光电效应实验中得到的光电流与电压的关系图象，从图象中可以得到哪些结论？图3答案(1)饱和电流和入射光强度的关系入射光越强，饱和电流越大因为光越强，包含的光子数越多，照射金属时形成的光电子越多，形成的饱和电流就越大(2)遏止电压(或截止频率)与入射光的频率有关
4、，而与入射光的强度无关入射光的频率越大，遏止电压越大，光电子逸出时的最大初动能越大【例 2】入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么()A从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加B逸出的光电子的最大初动能将减小C单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少D有可能不发生光电效应解析 发生光电效应几乎是瞬时的，选项 A 错误入射光的强度减弱，说明单位时间内的入射光子数目减少；频率不变，说明光子能量不变，逸出的光电子的最大初动能也就不变，选项 B 错误入射光子的数目减少，逸出的光电子数目也减少，故选项 C正确入射光照射到某金属上发生光电效应，说明
5、入射光频率不低于这种金属的极限频率，入射光的强度减弱而频率不变，同样能发生光电效应，故选项 D 错误答案 C1能不能发生光电效应由入射光的频率决定，与入射光的强度无关2发生光电效应时，产生的光电子数与入射光的频率无关，与入射光的强度有关3逸出功对应金属的极限频率，由波速公式可知，逸出功还对应极限波长针对训练1(多选)如图4所示，电路中所有元件完好，但光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过，其原因可能是()图4A入射光太弱B入射光波长太长C光照时间短D电源正负极接反答案 BD解析 光电管能否产生光电效应与入射光的强度没有关系；若入射光波长太长，频率低于截止频率，不能产生光电效应，B正确；光电
6、管能否产生光电效应与光照时间没有关系；电源正负极接反时，光电管加上反向电压，若电压超过了遏止电压，也没有光电流1光子说光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，这些能量子被称为，频率为的光的能量子为.2爱因斯坦光电效应方程的表达式EkW0或EkW0.3逸出功W0：电子从金属中逸出需要克服束缚而消耗的能量的光电效应中，从金属表面逸出的电子消耗能量最少三、爱因斯坦的光电效应方程 光子hhh最小值4光电效应方程的理解(1)光电效应方程实质上是能量守恒方程能量为 Eh 的光子被电子吸收，电子把这些能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引，另一部分就是电子离开金属表面时的动能如果克服吸引力做功最少为 W0
7、，则电子离开金属表面时动能最大为 Ek，根据能量守恒定律可知：EkhW0.(2)光电效应方程包含了产生光电效应的条件若发生光电效应，则光电子的最大初动能必须大于等于零，即EkhW00，亦即 hW0，W0h c，而 cW0h 恰好是光电效应的截止频率(3)Ekm 曲线图 5如图 5 所示是光电子最大初动能 Ekm 随入射光频率 的变化曲线这里，横轴上的截距是截止频率或极限频率；纵轴上的截距是逸出功的负值；斜率为普朗克常量【深度思考】光电效应方程给出了光电子的最大初动能 Ek 与入射光的频率 的关系，而遏制电压 Uc 与最大初动能也有关，你能根据所学推导出 Uc 与 和 W0 的关系吗？答案 由光
8、电效应方程 EkhW0，而遏制电压 Uc 与最大初动能的关系为 eUcEk，所以得 Uc 与入射光频率 的关系是：eUchW0，即 Uche W0e.【例 3】如图 6 所示，当开关 K 断开时，用光子能量为 2.5 eV的一束光照射阴极 P，发现电流表读数不为零合上开关，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于 0.6 V 时，电流表读数仍不为零当电压表读数大于或等于 0.6 V 时，电流表读数为零由此可知阴极材料的逸出功为()图6A1.9 eV B0.6 eVC2.5 eV D3.1 eV解析 由题意知光电子的最大初动能为EkeUc0.6 eV所以根据光电效应方程 EkhW0 可得W0hEk(
9、2.50.6)eV1.9 eV答案 A1逸出功 W0 对应着某一极限频率 c，即 W0hc，只有入射光的频率 c 时才有光电子逸出，即才能发生光电效应2对于某一金属(c 一定)，入射光的频率决定着能否产生光电效应及光电子的最大初动能，而与入射光的强度无关针对训练 2 (多选)如图 7 所示是某金属在光的照射下，光电子最大初动能 Ek与入射光频率 的关系图象，由图象可知()图7A该金属的逸出功等于 EB该金属的逸出功等于 hcC入射光的频率为 c 时，产生的光电子的最大初动能为 ED入射光的频率为 2c 时，产生的光电子的最大初动能为 2E答案 AB解析 题中图象反映了光电子的最大初动能 Ek与入射光频率 的关系，根据爱因斯坦光电效应方程 EkhW0，知当入射光的频率恰为该金属的截止频率 c 时，光电子的最大初动能 Ek0，此时有 hcW0，即该金属的逸出功等于 hc，选项 B 正确；根据图线的物理意义，有 W0E，故选项 A 正确，选项 C、D 错误四、康普顿效应 1康普顿效应美国物理学家康普顿在研究石墨对 X 射线的散射时，发现在散射的 X 射线中，除了与入射波长 0 相同的成分外，还有波长0 的成分，这个现象称为康普顿效应2康普顿效应的意义：康普顿效应表明光子除了具有能量之外还具有，深刻揭示了光的的一面3光子的动量表达式：p h.大于动量粒子性
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