1、1.普朗克黑体辐射理论普朗克黑体辐射理论 2.光电效应光电效应 学习目标：学习目标：1物理观念物理观念知道黑体辐射、能量子、光电效应、康普顿效应、光子知道黑体辐射、能量子、光电效应、康普顿效应、光子 的概念以及光电效应的规律的概念以及光电效应的规律，能解释相关现象能解释相关现象，树立粒子性观念。树立粒子性观念。2.科学思维科学思维掌握掌握 黑体辐射的规律、光电效应的实验规律并能应用爱因斯坦光电效应方程解释黑体辐射的规律、光电效应的实验规律并能应用爱因斯坦光电效应方程解释相关相关规律规律。 提高分析问题、解决问题的能力。提高分析问题、解决问题的能力。3.科学探究科学探究通过对光电效应规律的探究通
2、过对光电效应规律的探究，揭示实揭示实 验规律验规律，学会与他人合作交流学会与他人合作交流，培养探究意识培养探究意识，提高实验能力。提高实验能力。4.科学态度与责任科学态度与责任 学会解释光电效应的规律学会解释光电效应的规律，实事求是实事求是，理解能量子、光子理解能量子、光子，培养探索科学的培养探索科学的兴趣兴趣。 阅读教材阅读教材，回答第回答第 71 页页“问题问题”并梳理必要的知识点并梳理必要的知识点。 教材教材 P71“问题问题”提示：提示：用紫外线照射锌板后用紫外线照射锌板后，验电器指针闭合验电器指针闭合，与负电中和与负电中和，说说 明紫外线照射锌板发生光电效应明紫外线照射锌板发生光电效
3、应，失去了电子失去了电子，锌板不带电。锌板不带电。 一、能量量子化一、能量量子化 1黑体辐射黑体辐射 (1)随着温度的升高随着温度的升高，一方面一方面，各种波长的辐射强度都有各种波长的辐射强度都有增加增加，另一方面另一方面，辐射强辐射强 度的极大值向度的极大值向波长较短波长较短的方向移动的方向移动。 (2)维恩和瑞利的理论解释维恩和瑞利的理论解释 建立理论的基础：依据建立理论的基础：依据热力学热力学和和电磁学电磁学的知识寻求黑体辐射的理论解释的知识寻求黑体辐射的理论解释。 维恩公式：在维恩公式：在短波区短波区与实验非常接近与实验非常接近，在在长波区长波区则与实验偏离很大则与实验偏离很大。 瑞利
4、公式瑞利公式：在在长波区长波区与实验基本一致与实验基本一致，但在但在短波区短波区与实验严重不符与实验严重不符，由理论得出由理论得出 的荒谬结果被称为的荒谬结果被称为“紫外灾难紫外灾难”。 2能量子能量子 (1)普朗克的假设普朗克的假设 组成黑体的振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值组成黑体的振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的的整数倍整数倍。即能的辐即能的辐 射或者吸收只能是射或者吸收只能是一份一份一份一份的的。这个不可再分的最小能量值这个不可再分的最小能量值叫作叫作能量子能量子。 (2)能量子公式能量子公式 h，其中其中是电磁波的频率是电磁波的频率，h 称为称为普朗克常量普朗克
5、常量。 h6.62610 34 Js。(一般取一般取 h6.6310 34Js) (3)能量的量子化能量的量子化 微观粒子的能量是微观粒子的能量是量子化量子化的的，或者说微观粒子的能量是或者说微观粒子的能量是分立分立的的。这种现象叫能量的这种现象叫能量的 量子化量子化。 说明：说明：黑体辐射的电磁波强度按波长的分布只跟黑体温度有关。黑体辐射的电磁波强度按波长的分布只跟黑体温度有关。 二、光电效应现象和规律二、光电效应现象和规律 1光电效应定义光电效应定义 照射到金属表面的光照射到金属表面的光，能使金属中的能使金属中的电子电子从表面逸出的现象从表面逸出的现象。 2光电子光电子 光电效应中发射出来
6、的光电效应中发射出来的电子电子。 3光电效应的实验规律光电效应的实验规律 (1)截止频率截止频率：当入射光的频率当入射光的频率减小减小到某一数值到某一数值c时时，光电流消失光电流消失，表面已经没有光表面已经没有光 电子了电子了，c称为截止频率称为截止频率。 (2)存在着存在着饱和饱和电流电流。入射光强度一定入射光强度一定，单位时间内阴极单位时间内阴极 K 发射的光电子数发射的光电子数一定一定。 入射光越强入射光越强，饱和电流饱和电流越大越大，表明入射光越强表明入射光越强，单位时间内发射的光电子数单位时间内发射的光电子数越多越多。 (3)遏止电压：施加反向电压遏止电压：施加反向电压，使光电流减小
7、到使光电流减小到 0 的的反向电压反向电压 Uc称为遏止电压称为遏止电压。 (4)光电效应具有瞬时性：当频率超过截止频率光电效应具有瞬时性：当频率超过截止频率c时时，光电效应几乎是光电效应几乎是瞬时瞬时发生的发生的。 4逸出功逸出功 使电子使电子脱离脱离某种金属所做功的某种金属所做功的最小值最小值，叫作这种金属的逸出功叫作这种金属的逸出功，用用 W0表示表示，不同不同 金属的逸出功金属的逸出功不同不同。 三、爱因斯坦的光子说及光电效应方程三、爱因斯坦的光子说及光电效应方程 1光子说光子说 (1)内容内容 光不仅在光不仅在发射发射和和吸收吸收时能量是一份一份的时能量是一份一份的， 而且而且光本身
8、光本身就是由一个个不可分割的就是由一个个不可分割的能能 量子量子组成的组成的，频率为频率为的光的能量子为的光的能量子为 h，这些能量子称为光子这些能量子称为光子。 (2)光子能量光子能量 公式为公式为h，其中其中指光的指光的频率频率。 2光电效应方程光电效应方程 (1)对光电效应的说明对光电效应的说明 在光电效应中在光电效应中，金属中的电子吸收金属中的电子吸收一个光子一个光子获得的能量是获得的能量是 h，其中一部分用来克其中一部分用来克 服金属的服金属的逸出功逸出功 W0，另一部分为光电子的另一部分为光电子的初动能初动能 Ek。 (2)光电效应方程光电效应方程 EkhW0。 3对光电效应规律的
9、解释对光电效应规律的解释 (1)光电子的最大初动能与入射光光电子的最大初动能与入射光频率频率有关有关，与光的与光的强弱强弱无关无关。只有当只有当 hW0时时， 才有光电子逸出才有光电子逸出。 (2)电子电子一次性一次性吸收光子的全部能量吸收光子的全部能量，不需要不需要积累能量的时间积累能量的时间。 (3)对于同种颜色的光对于同种颜色的光，光较强时光较强时，包含的包含的光子数光子数较多较多，照射金属时产生的照射金属时产生的光电子光电子 较多较多，因而饱和电流较大因而饱和电流较大。 说明说明：光越强光越强，包含的光子数越多包含的光子数越多，照射金属时产生的光电子就多照射金属时产生的光电子就多，因而
10、饱和电因而饱和电 流大流大；入射光的强度入射光的强度，指单位时间照射在金属单位面积上的光子总能量指单位时间照射在金属单位面积上的光子总能量，在入射光频在入射光频 率不变的情况下率不变的情况下，光强与光子数成正比；光强与光子数成正比；单位时间内发射出来的电子数由光强决定单位时间内发射出来的电子数由光强决定。 四、康普顿效应和光子的动量四、康普顿效应和光子的动量 1康普顿效应康普顿效应 在散射的在散射的 X 射线中射线中，除了与入射波长除了与入射波长0相同的成分相同的成分外外，还有波长还有波长大于大于0的成分的成分， 这个现象称为康普顿效应这个现象称为康普顿效应。 2光子的动量光子的动量 光子不仅
11、具有能量光子不仅具有能量，而且具有而且具有动量动量，公式：公式：ph 。 。 1思考判断思考判断(正确的打正确的打“”“”，错误的打错误的打“” “”) (1)温度越高温度越高，黑体辐射电磁波的强度越大黑体辐射电磁波的强度越大。() (2)能量子的能量不是任意的能量子的能量不是任意的，其大小与电磁波的频率成正比其大小与电磁波的频率成正比。() (3)金属表面是否发生光电效应与入射光的强弱有关金属表面是否发生光电效应与入射光的强弱有关。() (4)在发生光电效应的条件下在发生光电效应的条件下，入射光强度越大入射光强度越大，饱和光电流越大饱和光电流越大。() 2(多选多选)下列叙述正确的是下列叙述
12、正确的是() A一切物体都在辐射电磁波一切物体都在辐射电磁波 B一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关 C一般物体辐射电磁波的情况只与材料有关一般物体辐射电磁波的情况只与材料有关 D黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关 AD根据热辐射定义知根据热辐射定义知 A 正确正确； 根据热辐射和黑体辐射的特点知一般物体辐射电根据热辐射和黑体辐射的特点知一般物体辐射电 磁波的情况除与温度有关外磁波的情况除与温度有关外，还与材料种类和表面状况有关还与材料种类和表面状况有关，而黑体辐射电磁波的强度而黑体辐射电磁波的强
13、度 按波长的分布只与黑体温度有关按波长的分布只与黑体温度有关，B、C 错误、错误、D 正确。正确。 3(多选多选)对光电效应的解释正确的是对光电效应的解释正确的是() A金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子， ，它积累的动能足够大时它积累的动能足够大时， 就能逸出金属就能逸出金属 B如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服引力要做的最小功如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服引力要做的最小功， ，光电子便不光电子便不 能逸出来能逸出来，即光电效应便不能发生了即光电效应便不能发生了 C发生光电效应时发生光电效应时，入射光越强入射光越强，光子的
14、能量就越大光子的能量就越大， ，发射的光电子的最大初动发射的光电子的最大初动 能就越大能就越大 D由于不同的金属逸出功是不相同的由于不同的金属逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应的入射光的因此使不同金属产生光电效应的入射光的 最低频率也不相同最低频率也不相同 BD实验证明实验证明， 不论入射光的强度多大不论入射光的强度多大， 只要入射光的频率小于金属的极限频率只要入射光的频率小于金属的极限频率， 就不会发生光电效应就不会发生光电效应， 而光电子的最大初动能与入射光频率和金属材料有关而光电子的最大初动能与入射光频率和金属材料有关， 材料不同材料不同， 逸出功不同逸出功不同，由爱因斯坦光电
15、效应方程由爱因斯坦光电效应方程 hW1 2mv 2 2 m m可知 可知，光电子的最大初动能也就光电子的最大初动能也就 不同不同。当当 vm0 时时，0W h ，W 不同则不同则0不同不同。最大初动能与光强度无关最大初动能与光强度无关，B、D 正确正确。 对对黑体辐射黑体辐射、能量子的理能量子的理 解解 美国科学家约翰美国科学家约翰马瑟和乔治马瑟和乔治斯穆特由于发现了宇宙微波背景辐射的黑体形式和斯穆特由于发现了宇宙微波背景辐射的黑体形式和 各向异性而获得诺贝尔物理学奖各向异性而获得诺贝尔物理学奖。 他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时 代
16、的起点。代的起点。 试探究：试探究：(1)黑体的辐射实际上是什么辐射？黑体的辐射实际上是什么辐射？ (2)普朗克对此提出了什么假说？普朗克对此提出了什么假说？ 提示：提示：(1)实际是电磁辐射。实际是电磁辐射。 (2)提出了能量子假说。提出了能量子假说。 1一般物体与黑体的比较一般物体与黑体的比较 热辐射特点热辐射特点吸收吸收、反射特点反射特点 一般一般 物体物体 辐射电磁波的情况与温度有关辐射电磁波的情况与温度有关，与与 材料的种类及表面状况有关材料的种类及表面状况有关 既吸收又反射既吸收又反射，其能力与材料的种其能力与材料的种 类及入射波长等因素有关类及入射波长等因素有关 黑体黑体 辐射电
17、磁波的强度按波长的分布只辐射电磁波的强度按波长的分布只 与黑体的温度有关与黑体的温度有关 完全吸收各种入射电磁波完全吸收各种入射电磁波，不反射不反射 2黑体辐射的实验规律黑体辐射的实验规律 (1)温度一定时温度一定时，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值。 (2)随着温度的升高随着温度的升高 各种波长的辐射强度都有增加；各种波长的辐射强度都有增加； 辐射强度的极大值向波长较短的方向移动辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。 特别提醒特别提醒 热辐射不一定要高温热辐射不一定要高温，任何温度的物体都发出一定的热辐射任何温度的物体都发出一定的热辐射，只是温度低时热
18、辐只是温度低时热辐 射弱射弱，温度高时热辐射强；温度高时热辐射强； 黑体是一个理想化的物理模型黑体是一个理想化的物理模型，实际不存在；实际不存在； 黑体看上去不一定是黑的黑体看上去不一定是黑的，有些可看作黑体的物体由于自身有较强的辐射有些可看作黑体的物体由于自身有较强的辐射，看起看起 来还会很明亮来还会很明亮。 3能量子的有关问题能量子的有关问题 (1)对能量子的理解：物体热辐射所发出的电磁波是通过内部的带电谐振子向外辐对能量子的理解：物体热辐射所发出的电磁波是通过内部的带电谐振子向外辐 射的射的，谐振子的能量是不连续的谐振子的能量是不连续的，只能是只能是 h的整数倍的整数倍。 (2)能量子假
19、说的意义：解决了能量子假说的意义：解决了“紫外灾难紫外灾难”的问题的问题，破除了破除了“能量连续变化能量连续变化”的的 传统观念传统观念。 【例【例 1】(多选多选)黑体辐射的实验规律如图所示黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知由图可知() A随温度升高随温度升高，各种波长的辐射强度都增加各种波长的辐射强度都增加 B随温度降低随温度降低，各种波长的辐射强度都增加各种波长的辐射强度都增加 C随温度升高随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 D随温度降低随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 思路点拨思路点
20、拨： 温度升高温度升高， 各种波长的辐射强度都增加各种波长的辐射强度都增加， 且极大值向波长短的方向移动且极大值向波长短的方向移动； 反之亦然。反之亦然。 ACD由图可知由图可知，随温度升高随温度升高，各种波长的辐射强度都增加各种波长的辐射强度都增加，且辐射强度的极大且辐射强度的极大 值向波长较短的方向移动值向波长较短的方向移动，当温度降低时当温度降低时，上述变化都将反之上述变化都将反之，故故 A、C、D 正确正确，B 错误。错误。 跟进训练跟进训练 1(多选多选)关于对热辐射的认识关于对热辐射的认识，下列说法正确的是下列说法正确的是( ) A温度越高温度越高，物体辐射的电磁波越强物体辐射的电
21、磁波越强 B冷的物体只吸收电磁波冷的物体只吸收电磁波 C辐射强度按波长的分布情况只与物体的温度有关辐射强度按波长的分布情况只与物体的温度有关，与材料的种类及表面状况无与材料的种类及表面状况无 关关 D常温下看到的不透明常温下看到的不透明、非发光物体的颜色是反射光的颜色非发光物体的颜色是反射光的颜色 AD一切物体都在不停地向外辐射电磁波一切物体都在不停地向外辐射电磁波，且温度越高且温度越高，辐射的电磁波越强辐射的电磁波越强，A 正确正确，B 错误错误；选项选项 C 是黑体辐射的特性是黑体辐射的特性，C 错误错误；常温下看到的不透明常温下看到的不透明、非发光物体非发光物体 的颜色是反射光的颜色的颜
22、色是反射光的颜色，D 正确。正确。 对光电效应现象的理解对光电效应现象的理解 (教师用书独具教师用书独具)教材教材 P73“思考与讨论思考与讨论”提示：提示： 金属表面层内存在一种力金属表面层内存在一种力，阻碍电子逃逸阻碍电子逃逸，当温度不是很高时当温度不是很高时，大多数电子能量不大多数电子能量不 够大够大，因此不能大量逸出金属表面因此不能大量逸出金属表面。 一验电器与锌板相连一验电器与锌板相连，如图所示如图所示，用一紫外线灯照射锌板用一紫外线灯照射锌板，关灯后关灯后，验电器指针保验电器指针保 持一定偏角。持一定偏角。 试探究试探究： (1)现用一带负电的金属小球与锌板接触现用一带负电的金属小
23、球与锌板接触， 则验电器指针偏角将怎样变化？则验电器指针偏角将怎样变化？ (2)使验电器指针回到零使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针验电器指针 无偏转无偏转。那么那么，若改用强度更大的红外线灯照射锌板可观察到验电器指针如何偏若改用强度更大的红外线灯照射锌板可观察到验电器指针如何偏 转？转？ 提示：提示：(1)偏角减小。偏角减小。 (2)指针不偏转。指针不偏转。 1认识几个概念认识几个概念 (1)光子与光电子光子与光电子 光子指光在空间传播时的每一份能量光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电光子不带电，光电子是金属表面受
24、到光照射光电子是金属表面受到光照射 时发射出来的电子时发射出来的电子，其本质是电子其本质是电子，光子是光电效应的因光子是光电效应的因，光电子是果光电子是果。 (2)光电子的动能与光电子的最大初动能光电子的动能与光电子的最大初动能 光照射到金属表面时光照射到金属表面时，光子的能量全部被电子吸收光子的能量全部被电子吸收，电子吸收了光子的能量电子吸收了光子的能量，可能可能 向各个方向运动向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电剩余部分为光电 子的初动能子的初动能；只有金属表面的电子直接向外飞出时只有金属表面的电子直接向外
25、飞出时，只需克服原子核的引力做功只需克服原子核的引力做功，才具才具 有最大初动能有最大初动能。光电子的初动能小于或等于光电子的最大初动能光电子的初动能小于或等于光电子的最大初动能。 (3)光子的能量与入射光的强度光子的能量与入射光的强度 光子的能量即每个光子的能量光子的能量即每个光子的能量，其值为其值为h(为光子的频率为光子的频率)，其大小由光的频率其大小由光的频率 决定决定。入射光的强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量入射光的强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量，入射光的强度入射光的强度 等于单位时间内光子能量与入射光子数的乘积等于单位时间内光子能量与入射光子数的乘积
26、。 (4)光电流与饱和光电流光电流与饱和光电流 金属板飞出的光电子到达阳极金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大随着所加正向电压的增大， 光电流趋于一个饱和值光电流趋于一个饱和值，这个饱和值就是饱和光电流这个饱和值就是饱和光电流，在一定的光照条件下在一定的光照条件下，饱和光电饱和光电 流与所加电压大小无关流与所加电压大小无关。 (5)光的强度与饱和光电流光的强度与饱和光电流 饱和光电流与入射光强度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应饱和光电流与入射光强度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应 而言的而言的，对于不同频率的光
27、对于不同频率的光，由于每个光子的能量不同由于每个光子的能量不同，饱和光电流与入射光强度之间饱和光电流与入射光强度之间 不是简单的正比关系不是简单的正比关系。 2光电效应与经典电磁理论的矛盾光电效应与经典电磁理论的矛盾 (1)矛盾之一：遏止电压由入射光频率决定矛盾之一：遏止电压由入射光频率决定，与光的强弱无关与光的强弱无关 按照光的经典电磁理论按照光的经典电磁理论，光越强光越强，光电子的初动能应该越大光电子的初动能应该越大，所以遏止电压应与光所以遏止电压应与光 的强弱有关的强弱有关，而实验表明：遏止电压由入射光的频率决定而实验表明：遏止电压由入射光的频率决定，与光强无关与光强无关。 (2)矛盾之
28、二：存在截止频率矛盾之二：存在截止频率 按照光的经典电磁理论按照光的经典电磁理论，不管光的频率如何不管光的频率如何，只要光足够强只要光足够强，电子都可获得足够的电子都可获得足够的 能量从而逸出表面能量从而逸出表面，不应存在截止频率不应存在截止频率。而实验表明而实验表明：不同金属有不同的截止频率不同金属有不同的截止频率，入入 射光频率大于截止频率时才会发生光电效应射光频率大于截止频率时才会发生光电效应。 (3)矛盾之三：具有瞬时性矛盾之三：具有瞬时性 按照光的经典电磁理论按照光的经典电磁理论，如果光很弱如果光很弱，电子需几分钟到十几分钟的时间才能获得逸电子需几分钟到十几分钟的时间才能获得逸 出表
29、面所需的能量出表面所需的能量。而实验表明：无论入射光怎样微弱而实验表明：无论入射光怎样微弱，光电效应几乎是瞬时的光电效应几乎是瞬时的。 【例例 2】 利用光电管研究光电效应实验如图所示利用光电管研究光电效应实验如图所示， 用频率为用频率为的可见光照射阴的可见光照射阴极极 K， 电流表中有电流通过电流表中有电流通过，则则() A用紫外线照射用紫外线照射，电流表一定有电流通过电流表一定有电流通过 B用红光照射用红光照射，电流表一定无电流通过电流表一定无电流通过 C用红外线照射用红外线照射，电流表一定无电流通过电流表一定无电流通过 D用频率为用频率为的可见光照射的可见光照射 K，当滑动变阻器的滑动触
30、头移到当滑动变阻器的滑动触头移到 A 端时端时，电流表中电流表中 一定无电流通过一定无电流通过 思路点拨：思路点拨：(1)紫外线照射紫外线照射，可以发生光电效应。可以发生光电效应。 (2)可见光、红外线照射均不能发生光电效应。可见光、红外线照射均不能发生光电效应。 A因紫外线的频率比可见光的频率高因紫外线的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照射时所以用紫外线照射时，电流表中一定有电电流表中一定有电 流通过流通过，选项选项 A 正确；因不知阴极正确；因不知阴极 K 的截止频率的截止频率，所以用红光或红外线照射时所以用红光或红外线照射时，也可也可 能发生光电效应能发生光电效应，选项选项 B、C 错
31、误；即使错误；即使 UAK0，电流表中也可能有电流通过电流表中也可能有电流通过，选选项项 D 错误。错误。 【一题多变【一题多变】在例在例 2 中中，若将电路中的电源正负极对调若将电路中的电源正负极对调，其他条件不变其他条件不变。则电路则电路 中是否还有电流？若中是否还有电流？若有电流有电流，将滑动触头左右移动将滑动触头左右移动，电流表示数如何变化？电流表示数如何变化？ 【提示】【提示】电路中不一定有电流。若将触头向电路中不一定有电流。若将触头向 A 端移动端移动，则电流可能逐渐增大则电流可能逐渐增大， 向向 B 端移动电流可能逐渐减小。端移动电流可能逐渐减小。 关于光电效应的两点提醒关于光电
32、效应的两点提醒 (1)发生光电效应时需满足：照射光的频率大于金属的极限频率发生光电效应时需满足：照射光的频率大于金属的极限频率，即即c，或光子或光子 的能量的能量W0。 (2)光电子的最大初动能只与照射光的频率及金属的逸出功有关光电子的最大初动能只与照射光的频率及金属的逸出功有关，而与照射光的强而与照射光的强 弱无关弱无关，强度大小决定了逸出光电子的数目多少。强度大小决定了逸出光电子的数目多少。 跟进训练跟进训练 2(多选多选)对光电效应的理解正确的是对光电效应的理解正确的是() A 金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子， ， 当它积累的动能
33、足够大时当它积累的动能足够大时， 就能逸出金属就能逸出金属 B在光电效应中在光电效应中，一个电子只能吸收一个光子一个电子只能吸收一个光子 C如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的 最小功最小功，便不能发生光电效应便不能发生光电效应 D发生光电效应时发生光电效应时，入射光越强入射光越强，光子的能量就越大光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越光电子的最大初动能就越 大大 BC按照爱因斯坦的光子说按照爱因斯坦的光子说，光子的能量由光的频率决定光子的能量由光的频率决定，与光强无关与光强无关，入射光入射光
34、 的频率越大的频率越大，发生光电效应时产生的光电子的最大初动能越大；但要使电子离开金属发生光电效应时产生的光电子的最大初动能越大；但要使电子离开金属， 电子必须具有足够的动能电子必须具有足够的动能，而电子增加的动能只能来源于照射光的光子能量而电子增加的动能只能来源于照射光的光子能量，且一个电且一个电 子只能吸收一个光子子只能吸收一个光子，不能同时吸收多个光子不能同时吸收多个光子，所以光子的能量小于某一数值时便不能所以光子的能量小于某一数值时便不能 产生光电效应现象产生光电效应现象； 电子从金属逸出时只有从金属表面向外逸出的电子克服原子核的引电子从金属逸出时只有从金属表面向外逸出的电子克服原子核
35、的引 力所做的功最小。综上所述力所做的功最小。综上所述，选项选项 B、C 正确。正确。 对光电效应方程的理解对光电效应方程的理解 与应用与应用 深沉的夜色中深沉的夜色中， 在大海上航行的船舶依靠航标灯指引航道在大海上航行的船舶依靠航标灯指引航道， 如图所示是一个如图所示是一个 航标灯自动控制电路的示意图。电路中的光电管阴极航标灯自动控制电路的示意图。电路中的光电管阴极 K 涂有可发生光电效应的涂有可发生光电效应的 金属金属。 下表反映的是各种金属发生光电效应的极限频率和极限波长下表反映的是各种金属发生光电效应的极限频率和极限波长， 又知可见光又知可见光 的波长在的波长在 400770 nm(1
36、 nm10 9 m)。 各种金属发生光电效应的极限频率和极限波长：各种金属发生光电效应的极限频率和极限波长： 金属金属铯铯锌锌银银铂铂 极限频率极限频率(Hz)4.54510148.06510141.15310151.5291015 极限波长极限波长(m)0.660 00.372 00.260 00.196 2 试探究：试探究：(1)光电管阴极光电管阴极 K 上应涂有哪种金属？上应涂有哪种金属？ (2)控制电路中的开关控制电路中的开关 S 应接触应接触“a”还是还是“b”？ 提示：提示：(1)因为可见光的波长只小于铯的极限波长因为可见光的波长只小于铯的极限波长，所以光电管阴极所以光电管阴极 K
37、 上应上应 涂有金属铯。涂有金属铯。 (2)夜晚没有光夜晚没有光，不能发生光电效应不能发生光电效应，但是指示灯亮但是指示灯亮，知开关知开关 S 与与 b 端相连端相连。 1光电效应方程光电效应方程 EkhW0的理解的理解 (1)式中的式中的 Ek是光电子的最大初动能是光电子的最大初动能，就某个光电子而言就某个光电子而言，其离开金属时剩余动能其离开金属时剩余动能 大小可以是大小可以是 0Ek范围内的任何数值范围内的任何数值。 (2)光电效应方程实质上是能量守恒方程：光电效应方程实质上是能量守恒方程： 能量为能量为 Eh的光子被电子所吸收的光子被电子所吸收， 电子把这些能量的一部分用来克服金属表面
38、对电子把这些能量的一部分用来克服金属表面对 它的吸引它的吸引，另一部分就是电子离开金属表面时的动能另一部分就是电子离开金属表面时的动能。如果克服吸引力做功最少为如果克服吸引力做功最少为 W0， 则电子离开金属表面时动能最大为则电子离开金属表面时动能最大为 Ek，根据能量守恒定律可知：根据能量守恒定律可知：EkhW0。 (3)光电效应方程包含了产生光电效应的条件：光电效应方程包含了产生光电效应的条件： 若发生光电效应若发生光电效应，则光电子的最大初动能必须大于零则光电子的最大初动能必须大于零，即即 EkhW00，亦即亦即 h W0，W0 h c，而而cW0 h 恰好是光电效应的截止频率恰好是光电
39、效应的截止频率。 (4)Ekm图线图线： 如图所示是光电子最大初动能如图所示是光电子最大初动能 Ekm随入射光频率随入射光频率的变化图线的变化图线。 这里这里， 横轴上的截距是截止频率或极限频率横轴上的截距是截止频率或极限频率；纵轴上的截距是逸出功的负值纵轴上的截距是逸出功的负值；斜率为普朗克常斜率为普朗克常 量量。 2光电效应规律中的两条线索、两个关系光电效应规律中的两条线索、两个关系 (1)两条线索：两条线索： (2)两个关系：两个关系： 光越强光越强光子数目多光子数目多发射光电子多发射光电子多光电流大；光电流大； 光子频率高光子频率高光子能量大光子能量大产生光电子的最大初动能大产生光电子
40、的最大初动能大。 【例【例 3】在研究光电效应现象时在研究光电效应现象时，先后用两种不同色光照射同一光电管先后用两种不同色光照射同一光电管，所得的所得的 光电流光电流 I 与光电管两端所加电压与光电管两端所加电压 U 间的关系曲线如图所示间的关系曲线如图所示，下列说法正确的是下列说法正确的是() A色光乙的频率小色光乙的频率小、光强大光强大 B色光乙的频率大色光乙的频率大、光强大光强大 C若色光乙的强度减为原来的一半若色光乙的强度减为原来的一半，无论电压多大无论电压多大，色光乙产生的光电流一定比色光乙产生的光电流一定比 色光甲产生的光电流小色光甲产生的光电流小 D若另一光电管所加的正向电压不变
41、若另一光电管所加的正向电压不变，色光甲能产生光电流色光甲能产生光电流，则色光乙一定能产则色光乙一定能产 生光电流生光电流 思路点拨：思路点拨：(1)遏止电压大遏止电压大，所对应的色光频率大所对应的色光频率大，光子能量大。光子能量大。 (2)饱和光电流越大饱和光电流越大，说明光越强。说明光越强。 D由题中图像可得用色光乙照射光电管时遏止电压大由题中图像可得用色光乙照射光电管时遏止电压大， 使其逸出的光电子最大初使其逸出的光电子最大初 动能大动能大，所以色光乙的频率大所以色光乙的频率大，光子的能量大光子的能量大。由题中图像可知由题中图像可知，色光甲的饱和光电流色光甲的饱和光电流 大于色光乙的饱和光
42、电流大于色光乙的饱和光电流，故色光甲的光强大于色光乙的光强故色光甲的光强大于色光乙的光强，A、B 错误；如果使色错误；如果使色 光乙的强度减半光乙的强度减半，则只是色光乙的饱和光电流减半则只是色光乙的饱和光电流减半，在特定的电压下在特定的电压下，色光乙产生的光色光乙产生的光 电流不一定比色光甲产生的光电流小电流不一定比色光甲产生的光电流小，C 错误错误；因色光乙的频率大于色光甲的因色光乙的频率大于色光甲的，故另一故另一 个光电管加一定的正向电压个光电管加一定的正向电压，如果色光甲能使该光电管产生光电流如果色光甲能使该光电管产生光电流，则色光乙一定能使则色光乙一定能使 该光电管产生光电流该光电管
43、产生光电流，D 正确。正确。 跟进训练跟进训练 3(多选多选)现用某一光电管进行光电效应实验现用某一光电管进行光电效应实验， ，当用某一频率的光入射时当用某一频率的光入射时，有光电有光电 流产生流产生。下列说法正确的是下列说法正确的是() A保持入射光的频率不变保持入射光的频率不变，入射光的光强变大入射光的光强变大， ，饱和光电流变大饱和光电流变大 B入射光的频率变高入射光的频率变高，饱和光电流变大饱和光电流变大 C入射光的频率变高入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大光电子的最大初动能变大 D保持入射光的光强不变保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率不断减小入射光的频率，始终有光电流产
44、生始终有光电流产生 AC产生光电效应时产生光电效应时，光的强度越大光的强度越大，单位时间内逸出的光电子数越多单位时间内逸出的光电子数越多，饱和光饱和光 电流越大电流越大，A 正确正确；饱和光电流大小与入射光的频率无关饱和光电流大小与入射光的频率无关，B 错误错误；光电子的最大初动光电子的最大初动 能随入射光频率的增加而增加能随入射光频率的增加而增加，与入射光的强度无关与入射光的强度无关，C 正确正确；减小入射光的频率减小入射光的频率，如如 低于极限频率低于极限频率，则不能发生光电效应则不能发生光电效应，没有光电流产生没有光电流产生，D 错误。错误。 4 爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释了
45、光电效应的规律而获得爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释了光电效应的规律而获得 1921 年诺年诺 贝尔物理学奖贝尔物理学奖。 某种金属逸出光电子的最大初动能某种金属逸出光电子的最大初动能 Ekm与入射光频率与入射光频率的关系如图所示的关系如图所示， 其中其中c为极限频率为极限频率。从图中可以确定的是从图中可以确定的是() A逸出功与逸出功与有关有关 BEkm与入射光强度成正比与入射光强度成正比 C当当c时才会发生光时才会发生光 电效应电效应， C 错误错误； 由爱因斯坦光电效应方程由爱因斯坦光电效应方程 EkhW0和和 W0hc(W0为金属的逸出功为金属的逸出功) 可得可得，Ekhhc，可
46、见图像的斜率表示普朗克常量可见图像的斜率表示普朗克常量，D 正确。正确。 1物理观念：物理观念：黑体辐射黑体辐射、能量子能量子、光子光子、 、光电效应方程光电效应方程。 2科学思维：科学思维：理解黑体辐射的规律理解黑体辐射的规律，利用光电效应规律及光电效应方程解题利用光电效应规律及光电效应方程解题。 3科学方法：科学方法：图像法图像法、实验法实验法、假设法假设法。 1关于黑体及黑体辐射关于黑体及黑体辐射，下列说法正确的是下列说法正确的是() A黑体是真实存在的黑体是真实存在的 B普朗克引入能量子的概念普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，
47、 ，与实验符与实验符 合得非常好合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元并由此开创了物理学的新纪元 C随着温度升高随着温度升高，黑体辐射的各波长的强度有些会增强黑体辐射的各波长的强度有些会增强，有些会减弱有些会减弱 D黑体辐射无任何实验依据黑体辐射无任何实验依据 B黑体并不是真实存在的黑体并不是真实存在的，A 错误错误；普朗克引入能量子的概念普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的得出黑体辐射的 强度按波长分布的公式强度按波长分布的公式， 与实验符合得非常好与实验符合得非常好， 并由此开创了物理学的新纪元并由此开创了物理学的新纪元， B 正确正确； 随着温度的升高随着温度的升高，各种波长的辐射强度
48、都有增加各种波长的辐射强度都有增加，C 错误；黑体辐射是有实验依据的错误；黑体辐射是有实验依据的， D 错误。错误。 2(多选多选)光电效应实验的装置如图所示光电效应实验的装置如图所示，则下列说法正确的是则下列说法正确的是() A用紫外线照射锌板用紫外线照射锌板，验电器指针会发生偏转验电器指针会发生偏转 B用红色光照射锌板用红色光照射锌板，验电器指针会发生偏转验电器指针会发生偏转 C锌板带的是负电荷锌板带的是负电荷 D使验电器指针发生偏转的是正电荷使验电器指针发生偏转的是正电荷 AD锌板连接验电器锌板连接验电器，在紫外光的照射下在紫外光的照射下，锌板中有一部分自由电子从表面飞出锌板中有一部分自
49、由电子从表面飞出 来来，锌板中缺少电子锌板中缺少电子，于是带正电于是带正电，则验电器也带正电并且指针发生偏转则验电器也带正电并且指针发生偏转，故故 A、D 正正 确确，C 错误；红光不能使锌板发生光电效应错误；红光不能使锌板发生光电效应，B 错误。错误。 3入射光照射到某金属表面上发生光电效应入射光照射到某金属表面上发生光电效应， ，若入射光的强度减小若入射光的强度减小，而频率保持而频率保持 不变不变，那么那么() A从光照到金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加从光照到金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加 B逸出的光电子的最大初动能将减小逸出的光电子的最大初动能将减小
50、C单位时间内从金属表面逸出的光电子数将减少单位时间内从金属表面逸出的光电子数将减少 D有可能不发生光电效应有可能不发生光电效应 C发生光电效应几乎是瞬间的发生光电效应几乎是瞬间的，A 错误错误；入射光的频率不变入射光的频率不变，则逸出的光电子的则逸出的光电子的 最大初动能也就不变最大初动能也就不变，B 错误错误；入射光强度减弱入射光强度减弱，说明单位时间内入射光子数减少说明单位时间内入射光子数减少，则则 单位时间内从金属表面逸出的光电子数也减少单位时间内从金属表面逸出的光电子数也减少，C 正确正确；入射光照射到某金属上发生光入射光照射到某金属上发生光 电效应电效应，说明入射光频率大于这种金属的
