4.2 光电效应学案（有答案）

光电效应【学习目标】一、知识与技能1．通过实验了解光电效应的实验规律。2．知道爱因斯坦光电效应方程以及意义。3．了解康普顿效应，了解光子的动量。4．了解光既具有波动性，又具有粒子性。二、过程与方法经历科学探究过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法研究物理问题，验证物理规律。三、情感、态度与价值观领略自然界的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥秘，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。【学习重点】光电效应的实验规律。【学习难点】爱因斯坦光电效应方程以及意义。【学习过程】一、光电效应的实验规律1．光电效应（1）在光（包括不可见光）的照射下，从物体发射_________的现象叫做光电效应。（2）光电效应实验中，金属受光照射后从表面发射出来的电子叫____电子，实质上光电子是获得了光的能量的电子，并不是其它粒子。2．光电效应的实验规律（1）当入射光频率减小到某一数值νc时，A、K极板间不加反向电压，电流也为0。νc称为____________或____________。这就是说，当入射光的频率________截止频率时无论光的强度多大，照射时间多长都不发生光电效应。截止频率与________________的性质有关。（2）光照不变，增大UAK，G表中电流达到某一值后不再增大，即达到饱和值。 即存在____________。理解：频率不变，入射光越强，饱和电流________，单位时间内发射的光电子数越多。（3）如果施加反向电压，也就是阴极接电源正极、阳极接电源负极，在光电管两极间形成使电子减速的电场，电流有可能为0。使光电流减小到0的反向电压Uc称为_________________。12mevc2=eUc，可以理解为：光电子克服电场力做功，到达A极板时速度刚好为零。同一种金属，截止电压只与光的_________有关。光电子的最大初动能只与入射光的____________有关，入射光的____________无关。（4）即使入射光的强度非常微弱，只要入射光频率大于被照金属的极限频率，电流表指针也几乎是随着入射光照射就立即偏转。即光的照射和光电子的逸出几乎是_______________。更精确的研究推知，光电子发射所经过的时间不超过10-9秒（这个现象一般称作“光电子的瞬时发射”）。对以上现象进行总结：1．对于任何一种金属，都有一个____________，入射光的频率必须________这个极限频率，才能发生光电效应，低于这个频率就不能发生光电效应；2．当入射光的频率大于极限频率时，入射光越强，饱和电流________；3．光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光的______增大而增大；4．入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是__________的，一般不超过10-9秒。二、光电效应经典解释中的疑难逸出功W0：________________________________________________________。（1）矛盾之一：光的能量与___________有关，而不是由___________决定。这个问题曾使物理界大为困惑，使经典的光的波动理论面临挑战。（2）矛盾之二：光电效应产生的时间极短，电子吸收光的能量是___________完成的，而不像波动理论所预计的那样可能。三、爱因斯坦的光电效应理论1．光子说：光不是_________ 的，而是一份一份的，每一份光叫一个光子，一个光子的能量为_________。2．光电效应方程为______________________。3．爱因斯坦对光电效应的解释①光强大，光子数多，释放的光电子也多，所以光电流也大。②电子只要吸收一个光子就可以从金属表面逸出，所以不需时间的累积。③从方程可以看出光电子初动能和照射光的频率成线性关系。④从光电效应方程中，当初动能为零时，可得极限频率：νc=_____________。4．光电效应理论的验证美国物理学家____________，花了十年时间做了“光电效应”实验，结果在1915年证实了爱因斯坦方程，ℎ的值与理论值完全一致，又一次证明了“光量子”理论的正确。四、康普顿效应和光子的动量1．光的散射：光在介质中与____________相互作用，因而传播方向____________，这种现象叫做光的散射。2．康普顿效应在散射线中，除有与入射波长______________的射线外，还有波长比入射波长_______的射线，人们把这种波长变化的现象叫做康普顿效应。五、光的波粒二象性1．光在传播过程中表现出波动性，如_________、_________、________现象。2．光在与物质发生作用时表现出粒子性，如_______________，_______________。3．光具有_________性，又有_________性，即波粒二象性。【练习巩固】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，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．锌板带负电，指针带正电D．锌板带负电，指针带负电 答案：B2．一束黄光照射某金属表面时，不能产生光电效应，则下列措施中可能使该金属产生光电效应的是（）A．延长光照时间B．增大光束的强度C．换用红光照射D．换用紫光照射答案：D3．关于光子说的基本内容有以下几点，不正确的是（）A．在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫一个光子B．光是具有质量、能量和体积的物质微粒子C．光子的能量跟它的频率成正比D．光子客观并不存在，而是人为假设的答案：B4．能引起人的视觉感应的最小能量为10-18J，已知可见光的平均波长约为0.6μm，则进入人眼的光子数至少为________个，恰能引起人眼的感觉。答案：35．关于光电效应下述说法中正确的是（）A．光电子的最大初动能随着入射光的强度增大而增大B．只要入射光的强度足够强，照射时间足够长，就一定能产生光电效应C．在光电效应中，饱和光电流的大小与入射光的频率无关D．任何一种金属都有一个极限频率，低于这个频率的光不能发生光电效应答案：D