优质教案：4.2光电效应（解析版）.docxVIP

学而优教有方

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第四章原子结构与波粒二象性

第二节光电效应

[核心素养·明目标]

核心素养

学习目标

物理观念

知道光电效应的实验规律以及用波动理论解释中的疑难

科学思维

运用光的波动理论能对光电效应的实验规律提出有依据的质疑，形成对比、质疑的思维

科学探究

通过观察光电效应的实验过程培养学生观察能力，感悟以实验为基础的科学探究方法

科学态度

与责任

领略微观世界的奇妙和谐，培养学生对科学的好奇心和求知欲，能够体验探索自然规律的艰辛与喜悦

[基础知识深层理解提高]

知识点一：光电效应的实验规律

1．光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象．

2．光电子：光电效应中发射出来的电子．

3光电效应的实验规律

(1)存在截止频率：当入射光的频率低于截止频率时不(填“能”或“不”)发生光电效应．

(2)存在饱和电流：在光的频率不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大．

(3)存在遏止电压：使光电流减小到0的反向电压Uc，且满足eq\f(1,2)mevc2＝eUc.

(4)光电效应具有瞬时性：光电效应几乎是瞬时发生的．

知识点二：光电效应经典解释中的疑难

1．逸出功：使电子脱离某种金属，外界对它做功的最小值，用W0表示。不同种类的金属，其逸出功的大小不相同(填“相同”或“不相同”)。

2．光电效应经典解释

(1)不应存在截止频率；

(2)遏止电压Uc应该与光的强弱有关；

(3)电子获得逸出表面所需的能量需要的时间远远大于实验中产生光电流的时间

知识点三：爱因斯坦的光电效应理论

1．光子：光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为hν，其中h为普朗克常量，这些能量子后来称为光子。

2．爱因斯坦光电效应方程

(1)表达式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0，

(2)物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是hν，在这些能量中，一部分大小为W0的能量被电子用来脱离金属，剩下的是逸出后电子的初动能Ek。

(3)Uc与ν、W0的关系

①表达式：Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)；

②图像：Uc－ν图像是一条斜率为eq\f(h,e)的直线。

[典型例题、易错易混点剖析]

易错易混点1光电效应的规律的理解

易错易混点辨析:光电效应的实验规律

(1)任何一种金属都有一个截止频率，入射光的频率必须大于等于这个截止频率才能发生光电效应，低于这个截止频率则不能发生光电效应。

(2)发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，随入射光频率的增大而增大。

(3)大于截止频率的光照射金属时，光电流(反映单位时间内发射出的光电子数的多少)与入射光强度成正比。

(4)光电效应的发生几乎是瞬时的，产生电流的时间不超过10－9s。

例题1.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，有光电流产生。下列说法正确的是（）

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．入射光的频率变高，饱和光电流变大

C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大

D．遏止电压的大小与入射光的频率和入射光的光强有关

解析:选AC,AB．根据光电效应实验得出的结论：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错误，A正确；C．根据爱因斯坦光电效应方程得：入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大，C正确；D．根据光电效应方程，可知，遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关，D错误。

故选AC。

例题2.(多选)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，当它积累的动能足够大时，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原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应

C．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大

D．由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应，入射光的最低频率也不同

解析:选BD,按照爱因斯坦的光子说，光子的能量由光的频率决定，与光强无关，入射光的频率越大，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，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，且一个电子只能吸收一个光子，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力所做的功最小．综上所述，选项B、D正确．

易错易混点2爱因斯坦的光电效应理论

易错易混点辨析：(1)能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率.

(2)光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光.

(3)逸