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第四章 原子結構和波粒二象性
第2節 光電效應（第一課時）
演示實驗
什么方法可以使驗電器的指針變小？
演示實驗
1、鋅板連接驗電器
2、使鋅板帶負電（電子），驗電器指針張開
3、用紫外線照射鋅板，驗電器指針夾角變小。
思考：出現這個現象說明了什么？
紫外線會讓電子從鋅板表面逸出。
當光照射在金屬表面時，金屬中有電子逸出的現象，稱為光電效應。
逸出的電子稱為光電子。
猜想：影響光電效應的因素有哪些？
猜想一：光
光照強度
光的頻率
愛因斯坦
光子：一束光里有很多個光子，
每一個光子就是一份能量子
ε=hν
猜想二：金屬
電子為什么會逸出？
逸出功W0：外界做功使電子脫離金屬，做功最小值叫作這種金屬的逸出功。
逸出功的大小應該與材料自身有關。
金屬 鎢 鈣 鈉 鉀 銣
W0/eV 4.54 3.20 2.29 2.25 2.13
電子要想從金屬中脫離，至少要吸收W0能量
探究光電效應的實驗規律
實驗目的：研究光電效應中光電子的發射情況
影響因素：光的頻率、光照強度、金屬
實驗方法：控制變量法
思考與討論
（1）有無
（2）數量
（3）快慢
設計實驗
A
K
光電管
陰級：瓦形金屬板（銫）
陽極：金屬板
光照在光電管的陰極（金屬）上，電子從陰極管的陰極射出。
I
光電流：I=q/t
G
實驗探究一：光電子的有無
現象：
藍光：無論光照強度如何變化都能發生光電效應
紅光：無論光照強度如何變化都不能發生光電效應
藍光子hν藍>紅光子hν紅
鋅板
電子逸出
光子
能量：ε=hν紫
光電效應的分析
一個電子對應吸收一個光子，電子一次性吸收光子的全部能量。金屬的電子吸收能量后，克服束縛，瞬間逸出金屬。
光電效應產生的條件：
hv > W0
規律一：存在截止頻率
hv > W0發生光電效應
hv =W0時，對應的頻率為截止頻率（極限頻率）vc，
當入射光的頻率低于截止頻率時不發生光電效應。
幾種金屬的截止頻率和逸出功
實驗探究二：光電子的數量
A
K
I
光電流
G
設計實驗：加正向電壓
猜想：
1、隨著電壓的增大，光電流增大。
2、電流不會一直增大
3、。。。。
（2）在光的顏色不變的情況下，入射光越強，飽和電流越大.
（1）光照不變，增大正向電壓，電流表中電流達到某一值后不再增大，即達到飽和值.
規律二：存在飽和電流
鋅板
光電子
光子
A
K
在一定的光照條件下，單位時間內陰極K發射的光電子的數目是一定的，電壓增加到一定值時，所有光電子都被陽極A吸收，這時即使再增大電壓，電流也不會增大。
實驗探究三：光電子的快慢
實驗目的：測光電子的初動能
實驗設計：加反向電壓
猜想：
1、光電子減速、電流減少
2、最終電流減到零
規律三：存在遏止電壓
+ + + +
一 一 一 一
K
A
E
此時最大初動能的光電子到達A極時，動能剛好減小為0，而動能的改變是由于電場力做功：
如果施加反向電壓，光電流減少，最終會減為零。
當光電流恰好為零時，對應的電壓為遏止電壓Uc
鋅板
電子逸出
光子
光電效應的分析
電子吸收的能量ε=hν，與金屬的逸出功W0比較：
逸出具有的最大初動能：
EK＝W0
③若hv > W0光電子逸出。
①若hv < W0無光電子逸出。
②若hv = W0光電子恰好逸出。
愛因斯坦的光電效應理論
討論1：改變光照強度，光電子的最大初動能會不會改變
鋅板
電子逸出
光子
逸出具有的最大初動能：
EK＝W0
討論2：改變光的頻率，光電子的最大初動能會不會改變
① 對于一定顏色(頻率)的光，無論光的強弱如何，遏止電壓是一樣的。
② 光的頻率 改變時，遏止電壓也會改變。
③ 光電子的最大初動能只與入射光的頻率有關，與入射光的強弱無關。
規律三：存在遏止電壓
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”）。
規律四：具有瞬時性
小結
1.光電效應的規律
（1）存在截至頻率
（2）存在飽和電流
（3）存在遏止電壓
（4）具有瞬時性
2.愛因斯坦的光電效應理論
光量子理論完美的解釋了光電效應
格物致理 永無止境！
內容小結：
【例題】圖甲是光電效應的實驗裝置，圖乙是光電流與加在陰極K
和陽極A上的電壓的關系。根據乙圖中的曲線，可知（　 ）
A.在光的顏色不變的情況下，入射光越強，飽和電流越大
B.對某種確定的金屬來說，其遏止電壓只由入射光的頻率決定
C.遏止電壓越大，說明從該金屬中逃出來的光電子的最大初動能越大
D. 只要增大電壓，光電流就會一直增大
由乙圖中黃光的曲線可知，入射光越強，飽和電流越大，A正確；由乙圖中黃光的曲線可知，遏止電壓與光的強弱無關，比較黃光和藍光，因為藍光的頻率大于黃光的頻率， 而圖中藍光的遏止電壓大于黃光的遏止電壓，故B正確；根據Ekm=eUc可知，遏止電壓越大，說明從該金屬中逃出來的光電子的最大初動能越大，故C正確；增大電壓，當電壓增大到一定值，電流達到飽和電流，不再增大，故D錯誤。
AB C

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