2024-2025学年高二物理选择性必修第三册(粤教版)教学课件第四章波粒二象性第1节光电效应

D.保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生
解析：A对：保持入射光的频率不变，饱和光电流与入射光的强度成正比。
B错：保持入射光的光强不变，入射光的频率变高，则光子数变少，饱和光电流也减小。
C错：根据光电效应的规律，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，所以入射光的频率
变低，光电子的最大初动能变小。
D.若改用波长大于λ0的单色光照射光电管的阴极K，则电流表的示数一定为零
解析：A错：电路所加电压为正向电压，如果电流达到饱和电流，增加电压，电流也不会增大。
B对：只增加单色光的强度，相同时间内逸出的光电子数增多，电流增大。
C错：金属的逸出功只与阴极的材料有关，与入射光无关。
D错：改用波长大于λ0 的光照射，虽然光子的能量变小，但也可能发生光电效应，可能有电流。
光电子数越多。
G
V
高中物理 选择性必修第三册 第四章 波粒二象性
二、光电效应的实验规律
在入射光强度和频率不变的情况下, − 曲线如图所示,曲线表明,当加速电压U增大到一定值时,光电
流达到饱和值,这是因为单位时间内从阴极K射出的电子全部到达阳极A,若单位时间从阴极K上逸出
的光电子数目为n,则饱和电流 m = ,式中e为电子电荷量.
不同频率的光去照射阴极K时,实验结果是频率越高, UC 越大,如图甲所示;还得到了遏止电压UC 与
入射光频率v的图线呈线性关系,如图乙所示频率低于 vc 的光不论光强多大,都不能产生光电子,因
此vc 称为截止频率,对于不同材料,其截止频率不同。
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二、光电效应的实验规律
三 经典电磁理论解释的困难
1.不管光的频率如何，只要光足够强，电子都可以获得足够能量从而逸出表面，不应存在
截止频率。
2.光越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电压c 应该与光的强弱有关
3.如果光很弱，按经典电磁理论估算，电子需要几分钟到十几分钟的时间才能获得逸出表
面所需的能量，这个时间远远大于实验中产生光电流的时间。
2.光电效应的实验规律
（1）饱和电流和入射光的强度的关系
入射光越强，饱和电流越大。即饱和电流的大小和的强度成正比,也就是单位时间内逸出的光电子
数目与入射光的强度成正比。
要点解读：
①光越强,包含的光子数越多,照射金属时产生的光电子就多,因而饱 和电流大;
②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,在入射光频率不变的情况下,
4．（多选）有关光电效应实验，下列说法正确的是（AD ）
在光颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大
入射光越强，光电子的最大初动能越大，因而遏止电压越大
不管入射光的频率如何，只要光足够强，就会有光电流产生
当入射光频率超过截止频率时，无论入射光怎样微弱，都会瞬间产生光电流
高中物理 选择性必修第三册 第四章 波粒二象性
谢 谢！
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，则（AC ）
A.验电器的指针带正电
B.验电器的指针带负电
C.增大光的强度，逸出的光电子的最大初动能不变
D.延长光照时间，逸出的光电子的最大初动能变大
提示：光照射锌板时，锌板中的光电子逸出，锌板带正电。
高中物理 选择性必修第三册 第四章 波粒二象性
高中物理 选择性必修第三册
第四章
第
1节
光电效应
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学习目标
1. 了解电效应的规律及光电管的工作原理，知道并理解截止频率、遏止电压的概念。理解光电
效应与光的电磁理论的矛盾。
2. 通过实验探究光电流的大小是否与入射光的强度及其频率有关，思考实验中令人奇怪的现象，
一、光电效应
金属在光的照射下发射电子的现象称为光电效应，发射出来的电子称为光电子。
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光电管
光电子定向移动形成的电流叫光电流。
深度理解:
(1)光电效应的实质:光现象转化为电
现象。
(2)使锌板发射电子的光是紫外线灯
发出的紫外线。
光电管的结构及其工作原理
高中物理 选择性必修第三册 第四章 波粒二象性
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二、光电效应的实验规律
②存在遏止电压和截止频率
a.存在遏止电压UC：使光电流减小到零的反向电压
加反向电压，如右图所示：
光电子作减速运动。若速率最大的记为vC
1
2
me vc eU c
2
则I=0，式中UC为遏止电压
K
一
一
E
一

一
一
一
一
最大的初动能
－
E
+ + + + + +
出的电子,在电路中形成光电流。
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二、光电效应的实验规律
(2)光电效应的实验装置
如图所示,阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极,阴极K在受到光照时能够发射电子。电源加
在K与A之间的电压大小可以调整,正负极也可以对调,当电源按图示极性连接时,阳极A吸收阴极K发出的电子,
一、光电效应的实验规律
(4)光电效应的瞬时性
实验结果：即使入射光的强度非常微弱，只要入射光频率大
阳
极 A
阴
K 极
G
V
于被照金属的截止频率，电流表指针也几乎是随着入射光照
射就立即偏转。
更精确的研究推知，光电子发射所经过的时间不超过
10－9 s（这个现象一般称作“光电子的瞬时发射”）。
结论：光电效应在极短的时间内完成。
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2.现用某一光电管进行光电效应实验，当某一频率的光入射时，有光电流产生。下列说法正确
的是（
A
）
A.保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大
B.保持入射光的光强不变，入射光的频率变高，饱和光电流变大
C.保持入射光的光强不变，入射光的频率变低，光电子的最大初动能变大
二、光电效应的实验规律
②存在截止频率:在用相同频率、不同强度的光去照射阴极K时,得到的I-U曲线如图所示(1、
2 、 3 表示入射光的强度),它显示了对于不同强度的光,UC 是相同的, Im是不同的,这说明相同频
率、不同强度的光所产生的光电子的最大初动能是相同的,饱和电流 I 是不同的。此外,用相同强度、
5．（多选）光电效应现象的规律中，经典波动理论不能解释的有（ABC
入射光的频率必须大于被照金属的截止频率时才产生光电效应
光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大
入射光照射到金属表面上时，光电子的发射几乎是瞬时的
当入射光频率大于截止频率时，光电子数目与入射光的强度成正比
）
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U=0时，I≠0，因为电子有初速度
U
A
+
+三册 第四章 波粒二象性
二、光电效应的实验规律
1
2
me vc eU c
2
实验表明: 对于一定颜色(频率)的光, 无论光的
强弱如何,遏止电压是一样的. 光的频率 改变时，
遏止电压也会改变。
实验结论：光电子的最大初动能只与入射光的频
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思考与讨论：人们知道，金属中原子外层的电子会脱离原子而做无规则热运动，但在
温度不很高时，电子并不能大量逸出金属表面，这是为什么呢？
说明金属表面存在一种力，阻碍电子的逃逸。电子要从金属中挣脱出来，必须
获得一些能量，以克服这种阻碍。
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遏
止
电
压
饱
和
电
流

光电效应伏安特性曲线
I
黄光（强）
蓝光
黄光（弱）
率有关，与入射光的强弱无关。
Uc1 Uc2
O
U
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二、光电效应的实验规律
(3)光电效应的实验结论
另外,当电压U减小到零,并开始施加反向电压时,光电流并没有减小到零,这表明从阴极逸出的电子
具有初动能.所以尽管电场阻碍光电子运动,仍有部分光电子到达阳极A,但当反向电压等于Uc时,就
尝试发现波动理论解释光电效应规律遇到的困难，并从中挖掘出有价值的信息进行猜想，体
会科学探究的方法。
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引入
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，
观察验电器指针的变化。
这个现象说明了什么问题？
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能阻止所有的光电子飞向阳极A,使光电流降为零,此时的反向电压叫做遏止电压(也称截止电压),它
使具有最大初速度的电子也不能到达阳极A.如果不考虑在测量遏止电压时回路中的接触电势差,那
么就能根据遏止电压U来确定电子的最大初速度 和最大初动能,即
1
2

2
= ⅇ
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二、光电效应的实验规律
1.光电效应实验
(1)实验目的
研究光电效应中电子发射的情况与照射光的强弱、光的颜色(频率)等物理量间的关系。
(2)光电效应的实验装置
如图所示,阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极,阴极K在受到光照时能够发射电
子。电源加
在K与A之间的电压大小可以调整,正负极也可以对调,当电源按图示极性连接时,阳极A吸收阴极K发
光强与光子数成正比;
③单位时间内发射出来的电子数由光强决定。
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一、光电效应的实验规律
(2)光电子的最大初动能与入射光强度的关系
光电子的最大初动能(或遏止电压)与入射光的强度无关,只与入射光的频率有
关,频率越高,光电子的最大初动能越大。
(3)光电效应的产生与入射光的频率和光强的关系
①任何一种金属都有一个极限频率,入射光的频率必须大于这个极限频率才能产生光电效应;
②频率低于v的入射光,无论光的强度多大照射时间多长都不能使光电子逸出。
入射光强度
入射光频率
决定着
发生光电效应时,单位时间
内发射出来的光电子数
决定着
是否产生光电效应及发生光电
效应时光电子的最大初动能
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在电路中形成光电流。
光电效应演示器
光电效应实验原理示意图
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二、光电效应的实验规律
(3)光电效应的实验结论
① 存在饱和电流
阳极
阴极
A
K
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。
因为光照条件一定时，K发射的电子数目一定。
实验表明：入射光越强，饱和电流越大，单位时间内发射的
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四、光电效应的应用
太阳能电池板
自动门
微光夜视仪
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本课小结
一、光电效应
光电效应，光电子
二、光电效应的实验规律
1、饱和电流
2、遏止电压
3、截止频率
4、具有瞬时性
三、实验规律与经典物理解释的矛盾
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当堂检测
1. 如图所示为研究光电效应的电路图。开关闭合后，当用波长为λ0的单色光照
射光电管的阴极K时，电流表有示数。下列说法正确的是( B ）
A.若只让滑片P向D端移动，则电流表的示数一定增大
B.若只增加该单色光的强度，则电流表示数一定增大
C.若改用波长小于λ0的单色光照射光电管的阴极K，则阴极K的逸出功变大
D错：如果入射光的频率小于截止频率，将不会发生光电效应，不会有光电流产生。
提示：①若入射光的频率不变，增大光照强度时，单位时间内光的光子数增多；②若入射光的强度
不变，光的频率变高，则单位时间内的光子数变少，但每个光子的能量变大。
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3.［多选］在演示光电效应实验的过程中，原来不带电的