4.2光電效應【學習目標】一、知識與技能1．通過實驗了解光電效應的實驗規律。2．知道愛因斯坦光電效應方程以及意義。3．了解康普頓效應，了解光子的動量。4．了解光既具有波動性，又具有粒子性。二、過程與方法經歷科學探究過程，認識科學探究的意義，嘗試應用科學探究的方法研究物理問題，驗證物理規律。三、情感、態度與價值觀領略自然界的奇妙與和諧，發展對科學的好奇心與求知欲，樂于探究自然界的奧秘，能體驗探索自然規律的艱辛與喜悅。【學習重點】光電效應的實驗規律。【學習難點】愛因斯坦光電效應方程以及意義。【學習過程】一、光電效應的實驗規律1．光電效應（1）在光（包括不可見光）的照射下，從物體發射_________的現象叫做光電效應。（2）光電效應實驗中，金屬受光照射后從表面發射出來的電子叫____電子，實質上光電子是獲得了光的能量的電子，并不是其它粒子。2．光電效應的實驗規律（1）當入射光頻率減小到某一數值νc時，A、K極板間不加反向電壓，電流也為0。νc稱為____________或____________。這就是說，當入射光的頻率________截止頻率時無論光的強度多大，照射時間多長都不發生光電效應。截止頻率與________________的性質有關。（2）光照不變，增大UAK，G表中電流達到某一值后不再增大，即達到飽和值。即存在____________。理解：頻率不變，入射光越強，飽和電流________，單位時間內發射的光電子數越多。（3）如果施加反向電壓，也就是陰極接電源正極、陽極接電源負極，在光電管兩極間形成使電子減速的電場，電流有可能為0。使光電流減小到0的反向電壓Uc稱為_________________。12mevc2=e同一種金屬，截止電壓只與光的_________有關。光電子的最大初動能只與入射光的____________有關，入射光的____________無關。（4）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極限頻率，電流表指針也幾乎是隨著入射光照射就立即偏轉。即光的照射和光電子的逸出幾乎是_______________。更精確的研究推知，光電子發射所經過的時間不超過10-9秒（這個現象一般稱作“光電子的瞬時發射”）。對以上現象進行總結：1．對于任何一種金屬，都有一個____________，入射光的頻率必須________這個極限頻率，才能發生光電效應，低于這個頻率就不能發生光電效應；2．當入射光的頻率大于極限頻率時，入射光越強，飽和電流________；3．光電子的最大初動能與入射光的強度無關，只隨著入射光的______增大而增大；4．入射光照到金屬上時，光電子的發射幾乎是__________的，一般不超過10-9秒。二、光電效應經典解釋中的疑難逸出功W0：________________________________________________________。（1）矛盾之一：光的能量與___________有關，而不是由___________決定。這個問題曾使物理界大為困惑，使經典的光的波動理論面臨挑戰。（2）矛盾之二：光電效應產生的時間極短，電子吸收光的能量是___________完成的，而不像波動理論所預計的那樣可能。三、愛因斯坦的光電效應理論1．光子說：光不是_________的，而是一份一份的，每一份光叫一個光子，一個光子的能量為_________。2．光電效應方程為______________________。3．愛因斯坦對光電效應的解釋①光強大，光子數多，釋放的光電子也多，所以光電流也大。②電子只要吸收一個光子就可以從金屬表面逸出，所以不需時間的累積。③從方程可以看出光電子初動能和照射光的頻率成線性關系。④從光電效應方程中，當初動能為零時，可得極限頻率：νc=_____________。4．光電效應理論的驗證美國物理學家____________，花了十年時間做了“光電效應”實驗，結果在1915年證實了愛因斯坦方程，?的值與理論值完全一致，又一次證明了“光量子”理論的正確。四、康普頓效應和光子的動量1．光的散射：光在介質中與____________相互作用，因而傳播方向____________，這種現象叫做光的散射。2．康普頓效應在散射線中，除有與入射波長______________的射線外，還有波長比入射波長_______的射線，人們把這種波長變化的現象叫做康普頓效應。五、光的波粒二象性1．光在傳播過程中表現出波動性，如_________、_________、________現象。2．光在與物質發生作用時表現出粒子性，如_______________，_______________。3．光具有_________性，又有_________性，即波粒二象性。【練習鞏固】1．在演示光電效應的實驗中，原來不帶電的一塊鋅板與靈敏驗電器相連，用弧光燈照射鋅板時，驗電器的指針就張開一個角度，如圖所示，這時（）A．鋅板帶正電，指針帶負電B．鋅板帶正電，指針帶正電C．鋅板帶負電，指針帶正電D．鋅板帶負電，指針帶負電答案：B2．一束黃光照射某金屬表面時，不能產生光電效應，則下列措施中可能使該金屬產生光電效應的是（）A．延長光照時間B．增大光束的強度C．換用紅光照射D．換用紫光照射答案：D3．關于光子說的基本內容有以下幾點，不正確的是（）A．在空間傳播的光是不連續的，而是一份一份的，每一份叫一個光子B．光是具有質量、能量和體積的物質微粒子C．光子的能量跟它的頻率成正比D．光子客觀并不存在，而是人為假設的答案：B4．能引起人的視覺感應的最小能量為10-18J，已知可見光的平均波長約為0.6μm，則進入人眼的光子數至少為________個，恰能引起人眼的感覺。答案：35．關于光電效應下述說法中正確