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1、22涅涅 凤凰再飞翔凤凰再飞翔 核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练课前自主学案课前自主学案知能优化训练知能优化训练2 22 2课标定位课标定位学学习习目目标标：1.通通过过实实验验了了解解光光电电效效应应的的实实验验规规律律2知道知道爱爱因斯坦光因斯坦光电电效效应应方程以及意方程以及意义义3了解康普了解康普顿顿效效应应，了解光子的，了解光子的动动量量重重点点难难点点：对对爱爱因因斯斯坦坦光光电电效效应应方方程程的的理理解解用用光子光子说说解解释释光光电电效效应应课标定位课标定位课前自主学案课前自主学案一、光一、光电电效效应应1定定义义在在光光的的照照射射下下物物体体_的的现现象象
2、叫叫光光电电效效应应，发发射出来的射出来的电电子叫子叫_2光光电电效效应规应规律律(1)对对于于各各种种金金属属都都存存在在着着一一个个_，当当入入射射光光的的频频率率高高于于这这个个_时时，才才能能产产生生光光电电效效应应；如如果果入入射射光光的的频频率率低低于于这这个个极极限限频频率率，无无论论光光多多么么强强，照照射射时时间间多多长长，都都不不会会产产生生光光电电效效应应发发射射电电子子光光电电子子极限极限频频率率极限极限频频率率(2)光光电电子子的的最最大大动动能能随随着着入入射射光光频频率率的的增增加加而而_，与入射光的，与入射光的强强度无关度无关(3)当当产产生生光光电电效效应应时
3、时，单单位位时时间间内内从从金金属属表表面面逸逸出出的的电电子子数数与与入入射射光光的的强强度度有有关关，光光的的强强度度越越大大，单单位位时间时间内逸出的内逸出的电电子数子数_(4)入入射射光光射射到到金金属属表表面面时时，光光电电子子的的产产生生几几乎乎是是_，不超，不超过过1109 s.增加增加越多越多瞬瞬时时的的思考感悟思考感悟1光光电电子是光子子是光子吗吗？提提示示：不不是是光光子子是是指指光光在在空空间间传传播播时时的的每每一一份份能能量量，光光子子不不带带电电，是是微微观观领领域域中中的的一一种种粒粒子子；而而光光电电子子是是金金属属表表面面受受到到光光照照射射发发射射出出来来的
4、的电电子子，因因此此其本其本质质就是就是电电子子二、二、爱爱因斯坦的光子因斯坦的光子说说1爱爱因斯坦的光子因斯坦的光子说说光光在在空空间间传传播播时时是是不不连连续续的的，而而是是一一份份一一份份的的，一一份份叫叫做做一一个个光光量量子子，简简称称光光子子频频率率为为 的的光光子子能能量量为为 _，这这就是就是爱爱因斯坦的光子因斯坦的光子说说2逸出功逸出功在在产产生生光光电电效效应应时时，电电子子脱脱离离某某种种金金属属所所做做功功的的最最小小值值，叫做，叫做这这种金属的种金属的_hh逸出功逸出功3光光电电效效应应方程方程金金属属中中的的电电子子吸吸收收一一个个光光子子获获得得的的能能量量是是
5、h，这这些些能能量量的的一一部部分分用用来来克克服服金金属属的的逸逸出出功功W，剩剩下下的的表表现现为为逸逸出出的的光光电电子子的的最最大大初初动动能能Ekm，用用公公式式表表示示为为_，这这就就是是著著名名的的爱爱因因斯斯坦坦光光电电效效应应方程方程hWEkm思考感悟思考感悟2光光电电子子的的最最大大初初动动能能是是否否与与入入射射光光子子的的能能量量成正比？成正比？提提示示：不不是是由由hWEkm得得，EkmhW，所所以以光光电电子子的的最最大大初初动动能能与与入入射射光光子子的的能能量量是是一一次函数关系，而不是正比关系次函数关系，而不是正比关系三、光子三、光子说说的又一的又一证证明明康
6、普康普顿顿效效应应1康普康普顿顿效效应应光光在在介介质质中中与与物物质质微微粒粒相相互互作作用用，因因而而传传播播_发发生生改改变变，这这种种现现象象叫叫做做光光的的散散射射美美国国物物理理学学家家康康普普顿顿在在研研究究石石墨墨射射线线的的散散射射时时发发现现，在在散散射射射射线线中中，除除了了有有与与入入射射线线波波长长相相同同的的射射线线外外，还还有有波波长长比比入入射射线线波波长长更更长长的的射射线线人人们们把把这这种波种波长变长变化的化的现现象称象称为为康普康普顿顿效效应应方向方向思考感悟思考感悟3为为什么什么说说光子是粒子？光子是粒子？提提示示：光光子子具具有有能能量量、质质量量、
7、动动量量，表表现现出出了了粒子所有的特征，因此光子是粒子粒子所有的特征，因此光子是粒子核心要点突破核心要点突破一、光一、光电电效效应实验应实验可可以以用用图图221所所示示的的装装置置，研研究究光光电电效效应应中中光光电电流流与与照照射射光光的的强强弱弱、光光的的颜颜色色(频频率率)等等物物理理量量间间的关系的关系图图221阴阴极极K和和阳阳极极A是是密密封封在在真真空空玻玻璃璃管管中中的的两两个个电电极极，阴阴极极K在在光光照照时时能能够够发发射射光光电电子子电电源源加加在在K与与A之之间间的的电电压压大大小小可可以以调调整整，正正负负极极也也可可以以对对调调当当电电源源按按图图示示极极性性
8、连连接接时时，阳阳极极A吸吸收收阴阴极极K发发出的出的电电子，在子，在电电路中形成光路中形成光电电流流1光光电电效效应发应发生的条件生的条件只只有有入入射射光光的的频频率率大大于于使使该该金金属属发发生生光光电电效效应应的的极限极限频频率，才能率，才能发发生光生光电电效效应现应现象象对对于于一一定定颜颜色色(频频率率)的的光光，无无论论光光的的强强弱弱如如何何，遏遏止止电电压压都都是是一一样样的的光光的的频频率率改改变变时时，遏遏止止电电压压U也也会会改改变变当当入入射射光光的的频频率率减减小小到到某某一一数数值值0时时，U减减小小到到零零，即即不不施施加加反反向向电电压压也也没没有有光光电电
9、流流，这这表表明明已已经经没没有有光光电电子子了了，0称称为为截截止止频频率率或或极极限限频频率率这这就就是是说说，当当入入射射光光的的频频率率0时时，不不论论光光多多强强，光光电电效效应应都都不不会会发发生生；光光电电效效应应具具有有瞬瞬时时性性：当当入入射射光光的的频频率率超超过过极极限限频频率率0时时，无无论论入入射射光光怎怎样样微微弱弱，几几乎乎在在照照到到金金属属时时就就立立即即产产生生光光电电流流，精精确确测测量量表表明明产产生生电电流流的的时时间间不不超超过过109 s，即即光光电电效效应应几几乎乎是是瞬瞬时时的的3存存在在饱饱和和光光电电流流在在光光照照条条件件不不变变的的情情
10、况况下下，随随着着所所加加电电压压的的增增大大，光光电电流流趋趋于于一一个个饱饱和和值值也也就就是是说说在在一一定定光光照照条条件件下下，单单位位时时间间内内阴阴极极K发发射射的的光光电电子子数数目目是是一一定定的的电电压压增增加加到到一一定定值值时时，所所有有光光电电子子都都被被阳阳极极A吸吸收收，这这时时即即使使再增大再增大电压电压，电电流也不会增大流也不会增大发发生生光光电电效效应应的的前前提提下下入入射射光光越越强强，饱饱和和电电流流越越大大，即即入入射射光光越越强强，单单位位时时间间内内发发射射的的光光电电子数目越多子数目越多特特别别提提醒醒：极极限限频频率率只只与与发发生生光光电电
11、效效应应的的金金属属有有关关，而而遏遏止止电电压压只只与与入入射射光光的的频频率率有有关关，饱饱和和电电流只与入射光的流只与入射光的强强度有关度有关即即时应时应用用(即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)1(2011年年高高考考广广东东卷卷)光光电电效效应应实实验验中中，下下列列表表述正确的是述正确的是()A光照光照时间时间越越长长光光电电流越大流越大B入射光足入射光足够够强强就可以有光就可以有光电电流流C遏止遏止电压电压与入射光的与入射光的频频率有关率有关D入射光入射光频频率大于极限率大于极限频频率才能率才能产产生光生光电电子子解解析析：选选CD.要要产产生生光光电电效效应应入入射射光光的的
12、频频率率必必须须大大于于一一个个最最小小频频率率，即即极极限限频频率率，当当入入射射光光的的频频率率小小于于极极限限频频率率时时，不不管管光光的的强强度度多多大大都都不不会会产产生生光光电电效效应应，与与光光照照时时间间无无关关，故故D正正确确，A、B错错误误；对对同同一一种种金金属属，入入射射光光的的频频率率越越大大，光光电电子子的的最最大大初初动动能能越越大大，需需要要的的遏遏止止电电压压越越大大，C正确正确二、光子二、光子说说解解释释光光电电效效应规应规律律1爱爱因因斯斯坦坦光光电电效效应应方方程程表表明明，只只有有当当hW0时时，才有光才有光电电子逸出，子逸出，0就是光就是光电电效效应
13、应的极限的极限频频率率2光光电电效效应应方方程程：EkhW0，光光电电子子的的初初动动能能Ek与入射光的与入射光的频频率率成成线线性关系，与光性关系，与光强强无关无关3电电子子一一次次性性吸吸收收光光子子的的全全部部能能量量，不不需需要要积积累累能量的能量的时间时间，光，光电电效效应应几乎是瞬几乎是瞬时发时发生的生的4光光强强越越大大时时，包包含含的的光光子子数数较较多多，照照射射金金属属时时产产生生的的光光电电子子多多，因因而而饱饱和和电电流流大大，所所以以饱饱和和电电流与光流与光强强成正比成正比特特别别提提醒醒：入入射射光光强强度度，指指的的是是单单位位时时间间内内光光照照射在金属射在金属
14、单单位面位面积积上的光子上的光子总总能量能量(1)在在入入射射光光频频率率不不变变的的情情况况下下，光光强强度度与与光光子子数数成正比成正比(2)光光强强度相同度相同时时，频频率越大，光子数越少率越大，光子数越少即即时应时应用用(即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)2(2011年高考福建理年高考福建理综综卷卷)爱爱因因斯坦因提出了光量子概念并成功斯坦因提出了光量子概念并成功地解地解释释光光电电效效应应的的规规律而律而获获得得1921年年诺贝诺贝尔尔物理学物理学奖奖某种金某种金属逸出光属逸出光电电子的最大初子的最大初动动能能Ekm与与入入射射光光频频率率的的关关系系如如图图222所所示示，其其
15、中中0为为极限极限频频率从率从图图222中可以确定的是中可以确定的是()图图222A逸出功与逸出功与有关有关BEkm与入射光与入射光强强度成正比度成正比C当当0时时，会逸出光，会逸出光电电子子D图图中直中直线线的斜率与普朗克常量有关的斜率与普朗克常量有关解解析析：选选D.金金属属的的逸逸出出功功与与入入射射光光无无关关，A错错；光光电电子子的的最最大大初初动动能能与与入入射射光光强强度度无无关关，B错错；当当入入射射光光的的频频率率小小于于极极限限频频率率，不不能能发发生生光光电电效效应应现现象象，C错错；据据光光电电效效应应方方程程可可知知图图像像的的斜率与普朗克常量有关，斜率与普朗克常量有
16、关，D对对课堂互动讲练课堂互动讲练发生光电效应的条件发生光电效应的条件类型一类型一例例例例1 1 下表下表给给出了一些金属材料的逸出功出了一些金属材料的逸出功.材料材料铯铯钙钙镁镁铍铍钛钛逸出功逸出功(1019 J)3.04.35.96.26.6现现用用波波长长为为400 nm 的的单单色色光光照照射射上上述述材材料料，能能产产生生光光电电效效应应的的材材料料最最多多有有(普普朗朗克克常常量量h6.61034 Js，光速，光速c3.0108 m/s)()A2种种B3种种C4种种 D5种种【思思路路点点拨拨】熟熟悉悉发发生生光光电电效效应应的的条条件件和和光光子子的的能能量量及及光光的的波波长长
17、、波波速速与与频频率率的的关关系系是是解解决决本本题题的关的关键键【精精讲讲精精析析】当当单单色色光光的的频频率率大大于于金金属属的的极极限限频频率率时时便便能能产产生生光光电电效效应应，即即照照射射光光子子的的能能量量大大于于金金属属的的逸逸出出功功Eh及及c得得，Eh6.61034 J4.951019 J.照照射射光光光光子子的的能能量量大大于于铯铯、钙钙的的逸逸出出功功，能能产产生生光光电电效效应应的材料有的材料有2种，故种，故A正确正确.【答案答案】A【规规律律总总结结】知知道道入入射射光光的的频频率率高高于于金金属属的的极极限限频频率率便便有有光光电电子子逸逸出出，即即入入射射光光子
18、子的的能能量量h大大于于逸逸出出功功W，不不需需要要计计算算入入射射光光的的频频率率及及金属的极限金属的极限频频率率光电效应规律的应用光电效应规律的应用类型二类型二例例例例2 2 入入射射光光照照到到某某金金属属表表面面发发生生光光电电效效应应，若若入入射射光光的的强强度度减减弱弱，而而频频率率保保持持不不变变，则则下下列列说说法中正确的是法中正确的是()A从从光光照照射射到到金金属属表表面面上上到到金金属属发发射射出出光光电电子子之之间间的的时间间时间间隔将明隔将明显显增加增加B逸出的光逸出的光电电子的最大初子的最大初动动能减小能减小C单单位位时时间间内内从从金金属属表表面面逸逸出出的的光光
19、电电子子数数目目将将减少减少D有可能不有可能不发发生光生光电电效效应应【思路点思路点拨拨】应应用光用光电电效效应应的的规规律律进进行分析行分析【精精讲讲精精析析】发发生生光光电电效效应应几几乎乎是是瞬瞬时时的的，跟跟入射光的入射光的强强度无关故度无关故A错误错误能能否否发发生生光光电电效效应应，与与入入射射光光的的强强度度无无关关，只只要要入射光的入射光的频频率大于极限率大于极限频频率即可故率即可故D错误错误光光电电子子的的最最大大初初动动能能跟跟入入射射光光的的频频率率有有关关，跟跟入入射光的射光的强强度无关，所以度无关，所以B错误错误入入射射光光强强度度减减弱弱，即即入入射射光光子子数数减
20、减少少，入入射射光光子子与与逸逸出出光光电电子子是是一一对对一一关关系系，因因而而逸逸出出的的光光电电子子数亦减少，故数亦减少，故C正确正确【答案答案】C【易易误误警警示示】在在光光电电效效应应中中，入入射射光光的的频频率率和和强强度度从从不不同同的的方方面面影影响响光光电电效效应应，要要区区分分这这两个方面的影响两个方面的影响光电效应规律的应用光电效应规律的应用类类型三型三例例例例3 3 铝铝的的逸逸出出功功是是 4.2 eV，现现在在将将波波长长200 nm 的光照射的光照射铝铝的表面的表面(1)求光求光电电子的最大初子的最大初动动能能(2)求遏止求遏止电压电压(3)求求铝铝的截止的截止频
21、频率率【答答案案】(1)3.2251019 J(2)2.016 V(3)1.0141015 Hz变变式式训练训练 如如图图223所示的所示的实验电实验电路路图图，当用黄色光照射，当用黄色光照射光光电电管中的金属涂管中的金属涂层时层时，毫安，毫安表的指表的指针发针发生了偏生了偏转转若将若将电电路中的滑路中的滑动变动变阻器的滑片阻器的滑片P向向右移右移动动到某一位置到某一位置时时，毫安表，毫安表的的读读数数恰恰好好减减小小到到零零，此此时时电电压压表表读读数数为为U，这这一一电电压压称称为为遏遏止止电电压压欲欲使使遏遏止止电电压压增增大大，可可以以采取的措施采取的措施为为()图图223A增大黄光增大黄光强强度度B延延长长照射照射时间时间C改用改用蓝蓝光照射光照射D改用改用红红光照射光照射解解析析：选选C.由由题题意意知知eUEkm，根根据据光光电电效效应应方方程程EkmhW，由由以以上上两两式式可可知知，欲欲使使U增增大，可增加入射光的大，可增加入射光的频频率，故率，故选项选项C正确正确