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光电效应

上传时间: 2014-08-16

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 光电效应

学习目标：1、理解光电效应中极限频率的概念。  
2、知道光电效应的瞬时性。
3、理解光子说及其对光电效应的解释。
4、理解爱因斯坦光电效应方程并学会解决柬大问题。
课前检测：1、在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针就张开一个角度，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、锌板带负电，指针带正电；    D、锌板带负电，指针带负电。
2、某介质中光子的能量是E，波长是λ，则此介质的折射率是：（C为真空中传播的速度）
A、λE/h  ；  B、λE/ch ；   C、ch/λE  ；   D、h/λE 。
讲与练：（一）光电效应：
 1、光电效应：在光（包括不可见光）的照射下从物体          的现象称为光电效应。
2、光电效应的规律：
 （1）任何一种金属都有一个        υ0，入射光的频率必须     υ0 ，才能产生光电效应；
（2）光电子的最大初动能与入射光的强度      ,只随入射光的频率            
（3）入射光照射到光电子发射几乎是      ；
（4）发生光电效应时，光电流的强度与入射光强度成      .
3、波动说对光电效应解释的困难：
（1）金属中的自由电子，由于受到带正电的原子核的吸引，必须从外部获得足够的能量才能从金属中逸出。按照波动理论，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决定的，跟频率无关，因此无论光的频率如何，只要光的强度足够大或照射时间足够长，都能够使电子获得足够的能量产生光电效应。然而这跟实验结果是直接矛盾的。极限频率的存在，即频率低于某一数值的光不论强度如何都不能产生光电效应，这是波动理论不能解释的。
（2）波动理论也不能解释光电子的最大初动能只与光的频率有关而与光的强度无关。
（3）产生光电效应的时间之短，也跟波动理论相矛盾，一束很弱的光波照射到物体上时，它的能量分布到大量的原子上，怎么可能在极短的时间内把足够的能量集中到一个电子上面使它从物体中飞出来呢？
（二）光子说：
1、光子说：在空间传播的光是不连续的，而是        ，每一份叫一个      ，光子的能量       （h为普朗克常量）
2、光子说可以完全解释光电效应：
3、逸出功（W）：金属表面上的电子逸出时要克服金属原子核的吸引力而做的功。
（三）光电效应方程：= h－W 
 1、光电效应方程的理解：
  （1）光电效应的意义：一个光子能量h被金属内的一个电子所吸收，一部分能量用于克服引力做功（逸出功），另一部分能量就是光电子的最大初动能。
  （2）只有当h≥W 时，才能产生光电效应，极限频率0可由公式：h0=W，即0=W/h求出。对于某一给定的金属材料而言，逸出功W是一定值；对于不同的金属，W的值不同。故对不同的金属，入射光的极限频率也不同。
  （3）真空中的光速C=，所以=  ， 由此可得出入射光的极限波长为
=  。 当入射光的波长≤0 时才能发生光电效应。
  （4）当入射光的频率大于极限频率时，由公式 = h－W 知 ，打出的光电子的最大初动能只随入射光的频率增大而增大，是线形关系，但不成正比。
2、描述光电效应的图象：
   光电子的最大初动能与入射光的频率的关系如图所示：
（1）光电子的最大初动能随入射光的频率变化的图象是一条不过原点的直线。
（2）图线在横坐标上的截距表示该金属的极限频率。
（3）图线的斜率为= h ，即它表示普朗克常量h 。
（四）光电管：
1、光电管：一种可以把光信号转变为电信号的器件；
2、应用：光电自动控制，有声电影还声、光纤通信等。
课堂练习：
1、一束绿光照射某金属发生了光电效应，则以下正确的是：
  A、若增加绿光的照射强度，则单位时间内逸出的光电子数目不变；
  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，则逸出的光电子的最大初动能增加；
D、若改用紫光照射，则单位时间内逸出的光电子数目一定增加。
2、光电效应的四条规律中，波动说仅能解释的一条规律是
 A、入射光的频率必须大于、等于被照射金属的极限频率才能产生光电效应；
 B、发生光电效应时，光电流的强度与入射光的强度成正比；
 C、光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大；
D、 光电效应发生的时间极短，一般不超过10-9s 。
 
 
课时作业   光电效应
班级            姓名         
1、关于光电效应的规律，下面说法中不正确的是：
A、当某种色光照射到金属表面时，能产生光电效应，则入射光的频率越高，产生的光电子的初动能越大；
B、用某种色光照射金属表面时能产生光电效应，则入射光的强度越大，单位时间内产生的光电子数越多；
C、对某金属，入射光波长必须大于某一极限波长，才能产生光电效应；
D、同一频率的光照射到不同金属，如果都能产生光电效应，则逸出功大的金属能产生的光电子的最大初动能也越大。
2、把一块锌板跟一个不带电的验电器用导线连接起来，当锌板受紫外线照射时验电器的金箔张开，关于上述物理现象，下列说法中正确的是：
A、光子由锌板逸出；   B、电子由锌板逸出；
C、锌板带负电；       D、验电器金箔带负电。
3、某色光照射某金属板不能产生光电效应，若要发生光电效应，可采用的措施是：
A、改用频率较高的入射光照射金属板；   B、改换一块逸出功较大的金属板；
C、锌板带负电；                       D、延长原入射光的照射时间。
4、当用一束单色光照射如图中的光电管时，
灵敏电流计G中无电流，这可能是：
A、照射时间太短；   B、光的强度太弱；
C、光的频率太低；   D、电源电压太低。
5、一束单色光照射在某金属表面上，有光电子从该金属表面逸出。若设法逐步减小入射光的强度（入射光的强度始终大于零），则：
A、逸出光电子数逐步减小，当入射光强度减小到某一数值时，将没有光电子逸出；
B、逸出光电子的最大初动能逐步减小；
C、单位时间内逸出的光电子数逐步减小，但始终有光电子逸出；
D、逸出的光电子的最大初动能不变。
6、对于光电效应的解释，正确的是：
A、金属内的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属；
B、如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力逸出时需要做的最小功，光电效应便不能发生了；
C、发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大；
D、由于不同的金属的逸出功是不同的，因此，使不同的金属产生光电效应的入射光的最低频率也不相同。
7.分别用波长为和3/4的单色光照射同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比为１：２，h表示普朗克常量，C表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为（　　　）
A.hc/2           B. 2hc/3           C .3hc/4         D .4h/5c
 8、对于光电效应，下面说法中正确的是：
 A、对于某一金属，只有波长大于某一数值的光照射，才能发生光电效应；
 B、光电子的最大初动能与入射光的强度无关，与入射光的频率成正比；
C、金属中的电子吸收任何入射光的能量积累到某一定程度，都会逸出金属表面；
D、在发生光电效应的条件下，保持入射光的频率不变，则单位时间内发射光电子的数目与入射光的强度成正比。
9、人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530纳米的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就觉察。普朗客常量为6.63×10-34，J.s,光速为3×108m/s，则人眼能感觉到绿光时所接收到的最小功率是（      ）
A、2.3×10-18 W    B. 3.8×10-18 W    C.7.0×10-18 W     D1.2×10-18 W
10.爱因斯坦根据光电效应的实验规律，猜测光具有粒子性，从而提出光子说，从科学研究的方法来说，这属于（    ）
A等效替代       B 控制变量       C科学假说    D 数学归纳  
11.下面说法正确的事（　　　）
A.光子射到金属表面时，可能有电子逸出。
B.光子射到金属表面时，一定有电子逸出
C.电子轰击金属表面时，可能有光子逸出
D.电子轰击金属表面时，一定没有光子逸出
12.光电管是一种把________信号转换成_________信号的器件。
13、、已知铯的极限频率是4.445×1014Hz，钠的为6.000×1014Hz，银的为1.53×1015Hz，铂的为
1.529×1015Hz，当用波长为0.357μm的光照射它们时，可发生光电效应的有__________。
14、钠的逸出功为2.4电子伏，现分别用波长为0.7微米的红光、6000埃的橙光和0.42微米的紫光照射时，哪个能产生光电效应？为什么？
 
 
 
15、一个小灯泡在3伏的电压下，通过0.25A电流，灯泡所发出的光经聚光后形成很细的光束，沿某个方向直线射出。设灯泡发出的光波长为6000埃，问沿光的传播方向上1m长的光束内有多少个光子？
 
 
 
 
 
 
 
 

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