人教版 (2019)选择性必修 第三册2 光电效应第一课时导学案

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第三册2 光电效应第一课时导学案，共5页。

[学习目标] 1.知道光电效应现象，了解光电效应的实验规律，知道光电效应与电磁理论的矛盾(重点)。2.理解爱因斯坦光子说及对光电效应的解释，会用光电效应方程解决一些简单问题(难点)。
一、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，并使锌板带负电，验电器指针张开，用紫外线灯照射锌板。
(1)观察到验电器指针如何变化？
(2)这个现象说明什么？
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1．光电效应现象
(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_________________________________________________。
2．光电效应的实验规律
(1)存在___________或极限频率νc：当入射光的频率________某一数值νc时不发生光电效应。
实验表明，不同金属的截止频率________。换句话说，截止频率与金属______________有关。
(2)存在________________：在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流趋于一个饱和值。频率不变时，入射光越强，饱和电流________。
这表明对于一定频率(颜色)的光，入射光________，单位时间内发射的光电子数________。
(3)存在____________：使光电流减小到________的反向电压Uc，且满足eq \f(1,2)mevc2＝eUc。遏止电压的存在意味着光电子具有一定的________________。
同一种金属对于一定频率的光，无论光的强弱如何，遏止电压都是一样的。光的频率改变时遏止电压也会________。这意味着对于同一种金属，光电子的能量只与入射光________有关，而与光的________无关。
(4)光电效应具有____________________：当频率超过截止频率νc时，无论入射光怎样微弱，照到金属时会____________产生光电流。
3．光电效应经典解释中的疑难
(1)逸出功：使电子脱离某种金属，外界对它做功的________值，用W0表示。不同种类的金属，其逸出功的大小________________(填“相同”或“不相同”)。
(2)光电效应经典解释
①不应存在________频率。
②遏止电压Uc应该与光的强弱______关。
③电子获得逸出表面所需的能量需要的时间________________实验中产生光电流的时间。
如图是研究光电效应的电路图。请结合装置图及产生的现象回答下列问题：
(1)保持入射光的强度不变，滑动变阻器的滑片向右滑动(增加电压)时，电流表示数不变，而光强增加时，保持所加电压不变，电流表示数会增大，这说明了什么？
(2)若将电源的正负极对调，当光强增大时，遏止电压不变，而入射光的频率增加时，遏止电压却增加，这一现象说明了什么？
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例1 (2022·洛阳市月考改编)如图所示，在演示光电效应的实验中，某同学分别用a、b两种单色光照射锌板。发现用a光照射时与锌板连接的验电器的指针张开一定角度；用b光照射时与锌板连接的验电器的指针不动。下列说法正确的是( )
A．增大b光的照射强度，验电器的指针有可能张开一定角度
B．a光在真空中的波长大于b光在真空中的波长
C．a光的频率大于b光的频率
D．若用b光照射另一种金属能发生光电效应，则用a光照射该金属时可能不会发生光电效应
例2 (2022·镇江市高二期末)利用如图所示的电路研究光电效应现象，滑片P的位置在O点的正上方。已知入射光的频率大于阴极K的截止频率，且光的强度较大，则( )
A．减弱入射光的强度，遏止电压变小
B．P不移动时，微安表的示数为零
C．P向a端移动，微安表的示数增大
D．P向b端移动，光电子到达阳极A的最大动能增大
二、爱因斯坦的光电效应理论
1．光子：光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为______，其中h为普朗克常量。这些能量子后来称为________。
2．爱因斯坦光电效应方程
(1)表达式：hν＝______________________或Ek＝________________。
(2)物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是________，在这些能量中，一部分大小为W0的能量被电子用来脱离金属，剩下的是逸出后电子的________________。其中Ek为光电子的________初动能。
3．光电效应方程对光电效应实验现象的解释
(1)只有当hν________W0时，才有光电子逸出，νc＝________就是光电效应的截止频率。
(2)光电子的最大初动能Ek与________________________________有关，而与光的________无关。这就解释了遏止电压和光强无关。
(3)电子________________吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，光电流自然几乎是瞬时产生的。
(4)对于同种颜色(频率ν相同)的光，光________时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电子较多，因而饱和电流较大。
爱因斯坦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ν的关系。但是，很难直接测量光电子的动能，容易测量的是遏止电压Uc，怎样得到Uc与ν、W0的关系？
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(1)“光子”就是“光电子”的简称。( )
(2)逸出功的大小与入射光无关。( )
(3)光电子的最大初动能与入射光的频率成正比。( )
(4)光电子的最大初动能与入射光的强度成正比。( )
例3 (多选)某同学用如图所示的装置研究光电效应现象，开始时，滑动变阻器滑片c移到最右端b点。用光子能量为4.2 eV的光照射到光电管上，此时电流表G有读数。向左移动滑动变阻器的滑片c，当电压表的示数大于或等于1.5 V时，电流表读数为0，则以下说法正确的是( )
A．光电子最大初动能为2.7 eV
B．光电管阴极的逸出功为2.7 eV
C．当电流表示数为零时，断开开关，电流表示数不再为零
D．将电源的正负极调换，滑动变阻器滑片从b移到a，电流表的示数一直增大
例4 A、B两种光子的能量之比为2∶1，它们都能使某种金属发生光电效应，且所产生的光电子的最大初动能分别为EkA、EkB，普朗克常量为h，则下列说法正确的是( )
A．A、B两种光子的频率之比为1∶2
B．所产生光电子的最大初动能之比为2∶1
C．该金属的逸出功W0＝EkA－2EkB
D．该金属的截止频率νc＝eq \f(EkA－EkB,h)