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学习目标： 1、了解光电效应的规律及光电管的工作原理； 2、知道并理解极限频率、遏制电压的概念； 3、理解光电效应与光的电磁理论的矛盾。 光的电磁说 19世纪末，麦克斯韦的电磁理论完美地解释了光的波动现象，光的电磁说得到了广泛的认同。 但赫兹在通过实验证实了电磁理论的同时，也发现了一个用电磁理论无法解释的现象－－光电效应。 光电效应 1、在光（包括不可见光）的照射下，使物体发射出电子的现象叫做光电效应。 2、发射出来的电子叫做光电子。 （1）开关功能：自动化控制 （2）光电转换：通信领域 （3）能量转换：太阳能电池 探究光电流的大小 光电流的产生是光照射的结果，那么，光电流的大小跟入射光的哪些因素有关呢？ 猜想：与入射光的强度和频率可能有关 实验原理和装置： 实验步骤：（控制变量法） 记录数据： 遏止电压与入射光的强度无关。 入射光的频率越大，遏止电压越大，即光电子的最大初动能越大。 光电效应的4条基本规律 1.产生光电效应的条件：任何一种金属，都存在极限频率ν0，只有当入射光频率νν0时，才能发生光电效应. 2.光电子的最大初动能：光电子的最大初动能Ekm与入射光强度无关，只随入射光频率的增大而增大 . 3.光电效应的发生时间：几乎是瞬时发生的． 4.光电流强度的决定因素：当入射光频率νν0时，光电流随入射光强度的增大而增大. 看表格思考下列问题： （1）某光恰能使锌发生光电效应，那么能使表格内哪些金属发生光电效应? （2）表中哪种金属最易发生光电效应? （3）为什么各种金属的极限频率不同? 电磁理论遇到困难 为什么说光的波动理论无法解释光电效应的规律？ 从光电效应的发生过程来看，电子吸收入射光能量后才能挣脱原子核的束缚，所以我们应从能量的角度来分析光效应．光的波动理论是这样描述光的能量的： （1）能量是连续的； （2）振幅（光强）越大，光能越大，光的能量与频率无关． 光电效应与光的电磁理论的矛盾 矛盾一：按照光的波动理论，不论光的频率如何，只要照射时间足够长或入射光的强度足够大，就可以产生光电效应。 而实验结果表明：只有入射光的频率v大于该金属的极限频率v0时，才能发生光电效应。 光电效应与光的电磁理论的矛盾 光电效应与光的电磁理论的矛盾 * * 第一单元（3）光电效应 光电效应 光电管 1.光电管就是利用光电效应把光信号转变成电信号的一种传感器。 2.阴极发出的光电子被阳极收集，在回路中会形成电流，称为光电流。 光电管 3.光电管的工作原理:为了把光电子尽可能多地收集到阳极，以增强光电流，通常还在光电管两极加上正向电压，如图所示，光电流在电阻的两端产生电压Uab，随着交的强弱变化而变化。这样，光电管就把光信号变成了电信号。 光电管的应用 探究光电效应的规律 探究一、探究光电流的大小 探究二、探究光电子动能的大小 1、当入射光的频率较低时，无论光多么强，照射时间多长，光电管都不会发射光电子，不能产生光电流。 2、当入射光的频率较高时，才会产生光电流，这个频率称为极限频率，其对应的波长称为极限波长。 3、当入射光的频率大于极限频率时，光电流强度与入射光的强度有关。 实验结论 从光电管阴极射出的光电子具有一定的动能。为了测量光电子的动能，可以在光电管的两个电极上加上反向电压，用于阻止光电子到达阳极。 你认为在强度和频率一定的光照射下，反向电压增大，回路中的光电流会怎样变化？ 回路中的光电流会随着反向电压的增加而减小，当反向电压达到一定数值时，光电流将会减小到零，我们把这时的电压称为遏止电压。 探究光电子的动能大小 遏止电压 光电子克服反向电场力所做的功为：W=eU； 如果光电子到达阳极的速度刚好为零，根据能量守恒定律，光电子出射时的最大初始动能为： 可见，光电子的最大初始动能可以通过测量遏止电压来确定。 猜想:遏止电压(光电子最大初动能)与什么因素有关？ 采用实验探究的方法，控制变量法 先保持光的频率不变，逐渐增大电压，直至光电流为零，记录遏止电压的值。改变入射光的强度，记录遏止电压的值。 然后，维持光源的强度不变，改变入射光的频率，记录遏止电压的值。 探究光电子的最大初动能大小 光强及频率 实验结论 讨论与交流 随着反向电压逐渐增大，光电流是逐渐减小还是突然减小？ 逐渐减小。 由此是否可以推测出射光电子的动能不一样？ 遏止电压对应的是所有光电子的动能吗？ 不一样。光电效应中从金属出来的光电子，它们的初速度会有差异，初动能会有差异，其中最大者叫最大初动能。 不是，遏止电压对应的光电子最大初动能。 矛盾二：根据能量的观点，电子要从物体中飞出，必须具有一定的能量，而这一能量只能来源于入射光的能量。 而实验结果表明：逸出的光电子的能量与入射光的强度无关，只取决于射光的频率.