1、第一节光电效应核心素养明目标核心素养学习目标物理观念知道光电效应、光电子和光电流，了解截止频率、遏止电压的意义，能解释光电效应现象科学思维掌握光电效应的实验规律与经典电磁理论解释的困难，能解相关的问题科学探究通过光电效应实验，探究规律，提高动手实验的能力，学会与他人合作交流，改进实验，纠正错误科学态度与责任体验经典电磁理论解释的困难，感受探究科学的艰辛和伟大意义，培养热爱科学的品质知识点一光电效应1光电效应：金属在光的照射下发射电子的现象2光电子：光电效应中发射出来的电子3光电流：发生光电效应时，在回路中形成的电流在光电效应中，光电管把光信号变成了电信号知识点二光电效应的实验规律1截止频率：只
2、有当入射光频率大于某一频率0时，才会产生光电流，我们将这个频率称为截止频率，其对应的波长叫截止波长2遏止电压：(1)在强度和频率一定的光照射下，回路中的光电流将随着反向电压的增加而减小，并且当反向电压达到某一数值时，光电流会减小到零，我们把这时的电压称为遏止电压(2)符号：Uc.(3)公式mveUc，式中e为电子的电荷，m为电子的质量，vmax为光电子的最大初速率(4)影响因素：遏止电压只与入射光的频率有关，而与入射光的强度无关产生光电效应时，光的强度越大，单位时间内发射出的光电子数越多知识点三经典电磁理论解释的困难1解释：发生光电效应时，随着入射光强度的增加，光电流也会增大2困难：(1)每种
3、金属都对应有一个不同的截止频率，与入射光的强度无关(2)遏止电压只与入射光的频率有关，与入射光的强度无关从光照射到金属表面至产生光电效应的时间间隔很短，通常可在109s内发生光电效应1思考判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)光电效应实验中光照时间越长，光电流越大()(2)光电效应实验中入射光足够强就可以有光电流()(3)光电子的最大初动能与入射光的强度无关()(4)金属表面是否发生光电效应与入射光的强弱有关()答案(1)(2)(3)(4)2(多选)如图所示，C为一真空光电管，管的内壁K涂有碱金属，用可见光照射可产生光电效应正常使用时将它和电源、电流计相连下列说法中正确的是()A当开关断开时
4、，用光照射光电管的内半壁K后，K极带负电B正常使用时，a处为电源的正极，b处为电源的负极C正常使用时，通过电流计G的电流方向是自上而下的D在其他条件不变的情况下，增大可见光的照射强度，通过电流计的电流可能增大BCD开关断开时，由于光照射K极后可产生光电效应，故有电子从K极逸出，K极带正电；正常使用时，电源应给光电管加正向电压，a就应为电源正极，电路中电流沿顺时针方向，自上而下通过G；增大光强，逸出的光电子可能增多，光电流可能增大故BCD正确3如图所示，在验电器上安装一个铜网，使其带电，验电器金属箔张开一定角度用紫外线照射铜网，验电器金属箔的张角保持不变再将一块锌板放置在该铜网后面一定距离处，用
5、同一紫外线灯照射锌板时，发现金属箔张开角度减小下列相关说法中正确的是()A增加紫外线的强度照射锌板，金属箔张角将变大B紫外线的频率大于金属锌的截止频率C铜网带负电D改用紫光照射锌板，验电器的金属箔张角也一定减小B根据用紫外线照射铜网，验电器金属箔的张角保持不变；再将一块锌板放置在该铜网后面一定距离处，用同一紫外线照射锌板时，发现金属箔张开角度减小，说明逸出的光电子跑到铜网上，导致其电量减小，当增加紫外线的强度照射锌板，金属箔张角将变更小，由此可知，铜网带正电，故AC项错误；只有紫外线的频率大于金属锌的截止频率，才会发生光电效应，故B项正确；根据光电效应产生条件，当改用紫光照射，因紫光频率小于紫
6、外线频率，因此可能不发生光电效应现象，则验电器金属箔张角不一定减小，故D项错误故选B 考点1光电效应的实验规律如图所示，把一块锌板连接在验电器上，用紫外线灯照射锌板，观察到验电器的指针发生了变化，这说明锌板带了电你知道锌板是怎样带上电的吗？观察光电效应提示锌板在紫外线灯的照射下发生了光电效应，发射出光电子，因此锌板会显示正电性，验电器会因带正电荷而使金属箔片张开一定角度1光电效应实验(1)实验目的研究光电效应中电子发射的情况与照射光的强弱、光的颜色(频率)等物理量间的关系(2)光电效应的实验装置如图所示，阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，阴极K在受到光照时能够发射电子电源加在K与A
7、之间的电压大小可以调整，正负极也可以对调，当电源按图示极性连接时，阳极A吸收阴极K发出的电子，在电路中形成的光电流2光电效应的实验规律(1)任何一种金属都有一个截止频率，入射光的频率大于截止频率才能产生光电效应，与入射光的强度及照射时间无关(2)任何一种金属在确定的光照射下发生的光电效应，都有一个遏止电压，即光电子有最大初速率(3)当产生光电效应时，单位时间内从金属表面射出的电子数与入射光的强度有关(4)光电效应几乎是瞬时的，发生的时间一般不超过109 s.【典例1】利用光电管研究光电效应实验如图所示，用频率为的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则()A用紫外线照射，电流表一定有电流通过B
8、用红光照射，电流表一定无电流通过C用红外线照射，电流表一定无电流通过D用频率为的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头移到A端时，电流表中一定无电流通过思路点拨(1)用大于的紫外线照射能发生光电效应(2)滑动变阻器的滑动触头左移时正向电压减小，电流减小A因紫外线的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照射时，电流表中一定有电流通过，选项A正确；因不知阴极K的截止频率，所以用红光或红外线照射时，也可能发生光电效应，所以选项B、C错误；即使UAK0，电流表中也可能有电流通过，所以选项D错误分析光电效应的注意点(1)发生光电效应的条件是入射光的频率大于或等于金属的截止频率(2)发生光电效应时，在入射光频率
9、不变的情况下，当光的强度增大时，单位时间内打到金属上的光子数目增多，逸出的光电子增多，形成的光电流增大1一真空光电管的应用电路如图所示，关于电路中光电流的饱和值，下列说法正确的是()A发生光电效应时，电曲阜路中光电流的饱和值取决于入射光的频率B发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的强度C发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于光电管所加的正向电压的大小D发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的光照时间B在光电管中若发生了光电效应，单位时间内发射光电子的数目只与入射光的强度有关，光电流的饱和值只与单位时间内发射光电子的数目有关，故B正确，A、C、D错误 考点2经典电磁理论
10、解释的困难演示：如图所示，用紫外线灯照射锌板，与锌板相连的验电器就带正电，这说明锌板在光的照射下发射了电子仍用此图进行实验，改用红外线灯照射锌板，发现与锌板相连的验电器不带电增强红外线的强度，验电器会不会就能带电？增长照射时间，验电器会不会就能带电？提示不会带电，不会带电1光的电磁理论只能部分地解释光电效应利用光的电磁理论(经典波动理论)能够解释：光越强，光电流越大2光的电磁理论与光电效应现象的矛盾矛盾按照光的电磁理论解释光电效应实验结果矛盾1光能由振幅决定，与光频率无关，只要光强足够大(不论入射光的频率多小)，总可以使电子获得足够的能量从而发生光电效应存在截止频率c：若c，无论光强有多大，都
11、不能发生光电效应矛盾2光强越大，电子可获得的能量越多，光电子的最大初动能也应该越大，遏止电压也应越大，即出射电子的最大初动能应该由光强来决定光电子的最大初动能、遏止电压都与光强无关，而与频率有关矛盾3光强大时，电子能量积累的时间就短，光强小时，能量积累的时间就长具有瞬时性：当入射光照射到光电管阴极时，无论光强怎样，光电子几乎是瞬间产生的【典例2】(多选)光电效应的规律中，经典波动理论不能解释的有()A入射光的频率必须大于被照射金属的截止频率时才产生光电效应B光电子的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C入射光照射到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，产生光电流的时间一般不超
12、过109 sD当入射光频率大于被照射金属的截止频率时，光电子数目与入射光的强度成正比思路点拨(1)能解释：发生光电效应时，光强度增加，光电流变大(2)不能解释：时间极短，如果某种光不能发生光电效应，增大光强度仍不能发生ABC按经典电磁理论，光的能量随光的强度的增大而增大，与光的频率无关，从金属中飞出的电子，必须吸收足够的能量后才能从其中飞出，电子有一个能量积蓄的时间，光的强度越大，单位时间内辐射到金属表面的能量越多，被电子吸收的能量自然越多，产生的光电子数越多，故不能解释的有ABC三项2如图所示，一验电器与锌板相连，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
13、球与锌板接触，则验电器指针偏角将_(选填“增大”“减小”或“不变”)(2)使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转，那么，若改用强度更大的红外线照射锌板，可观察到验电器指针_(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，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，则验电器指针偏角将变小，注意，验电器与锌板带同种电荷(2)要发生光电效应，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，验电器指针无偏转，即不能发生光电效应，当改用强度更大的红外线照射时，因为
14、红外线的频率比黄光的低，所以用红外线照射不能发生光电效应，验电器指针无偏转答案(1)减小(2)无1物理观念：光电子、光电流、截止频率、遏止电压等2科学思维：能操作光电效应实验，并能解释其规律3科学方法：观察法、实验法、对比法、归纳法等1(多选)在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与验电器相连，用弧光灯(紫外线)照射锌板时，验电器的指针就张开一个角度，如图所示，这时 ()A锌板带正电，指针带负电B锌板带正电，指针带正电C若用黄光照射锌板，则可能不产生光电效应现象D若用红光照射锌板，则锌板能发射光电子BC锌板在紫外线照射下，发生光电效应，有光电子飞出，故锌板带正电，指针上的部分电子被吸引到
15、锌板上发生中和，使指针带正电，B正确，A错误；红光和黄光的频率都小于紫外线的频率，都可能不发生光电效应，C正确，D错误2在如图所示的光电效应的实验中，发现用一定频率的单色光A照射光电管时，电流表指针会发生偏转，而另一定频率的单色光B照射时不发生光电效应，则下列说法正确的是()A增大B光光强，电流表指针可能发生偏转B延长B光照时间，电流表指针可能发生偏转C用A光照射光电管时，流过电流表G的电流方向是a流向bD用B光照射光电管时，增大电源电压电流表指针一定发生偏转C用单色光B照射时不发生光电效应，知B的频率小于截止频率，能否产生光电效应，是看入射光的频率，与光的强度、照射的时间都无关，故A项错误，
16、B项错误；发生光电效应时，电子从光电管右端运动到左端，而电流的方向与电子定向移动的方向相反，所以流过电流表G的电流方向是a流向b，故C项正确；用单色光B照射时不发生光电效应，增大电源电压仍然不能发生光电效应，电路中不能出现电流，故D项错误3(多选)光电效应实验的装置如图所示，则下列说法正确的是()A用紫外线照射锌板，验电器指针会发生偏转B用红色光照射锌板，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AD锌板连接验电器，在紫外光的照射下，锌板中有一部分自由电子从表面飞出来，锌板中缺少电子，于是带正电，则验电器也带正电并且指针发生偏转，故A、D正确，C错误；红光不能使锌板
17、发生光电效应，B错误4光照在某金属表面上发生了光电效应若只减弱光的强度，而保持频率不变，则()A有可能不发生光电效应B该金属可能带负电C单位时间内从金属表面逸出的光电子数将减少D从光照射到金属表面到有光电子逸出的时间明显增加C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，频率保持不变，可知仍然可以发生光电效应，A错误；该金属发生光电效应，向外发射光电子，故一定带正电，B错误；入射光的强度减弱，则单位时间内入射光的光子数减少，单位时间内从金属表面逸出的光电子数将减少，C正确；发生光电效应的时间与光的强度无关，D错误5如图所示，用绿光照射一光电管的阴极时发生光电效应，要使光子从阴极逸出的最大初动能增大，应采取的措施是()A改用红光照射B改用紫光照射C增大绿光的强度D增大加在光电管上的正向电压B发生光电效应时，光电子的最大初动能随照射光频率的增大而增大，与照射光强度、光电管两端的电压无关，红光的频率比绿光的频率小，不一定能发生光电效应，即使发生光电效应，光电子的最大初动能也较小，而紫光的频率大于绿光的频率，故选项B正确
