课件第2章第1节光电效应ppt.ppt
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1、第一节光电效应1了解光电效应的规律和光电管的工作原理2知道并理解极限频率、遏止电压的概念3理解光电效应与光的电磁理论的矛盾一、光电效应与光电流1物体在光(包括不可见光)的照射下发射电子的现象叫 做光电效应发射出来的电子叫做光电子说明:(1)光电效应的实质:把光现象转化为电现象(2)使锌板发射出电子的光是弧光灯发出的紫外线2光电管是利用光电效应把光信号转变成电信号的光电器件(1)构造:如图所示,主要由密封在真空玻璃管内的阴极和阳极组成(2)工作原理:表面敷有碱金属的阴极在光的照射下发射出电子,这些电子被阳极收集,在回路中形成电流为了增强光电流,采取如图所示的电路,在光电管两极上加上正向电压,这样
2、在电阻R两端会输出一个随光的强度而变化的电压,把光信号变成了电信号3光电管的阴极在光照的条件下从阴极发出的光电子被阳极收集,在回路中会形成电流,称为光电流二、光电流的变化光电流的产生是的结果光照射当入射光的频率达到一数值后才有光电流(饱和)光电流的大小跟入射光的强度有关结论:当发生光电效应时,光电流大小随入射光强度增大而增大;当入射光的频率低于某一频率,便不能发生光电效应 三、极限频率 对于每一种金属,只有当入射光频率大于某一频率0时,才会产生光电流,我们把0称为极限频率对应的波长称为极限波长不同的金属材料的极限频率不同,同种材料的极限频率是确定的四、遏止电压1在强度和频率一定的光照射下,回路
3、中的光电流会随着反向电压的增大而减小,当反向电压达到某一数值时,光电流为零,这时的反向电压称为遏止电压,用符号U0表示2根据动能定理,遏止电压与光电子出射时最大初始动能的关系式:.3光电流的最大初始动能可以通过测量遏止电压来确定,遏止电压与入射光的强度无关,与入射光的频率有关遏止电压与光强及频率有无关系从理论上来说,加反向电压后,从阴极逸出的光电子向阳极运动时做减速运动,有一些本来能到达的,加上反向电压后就到达不了增大反向电压,到达的光电子数减小,电路中的电流减小,当从金属表面逸出时具有最大初动能的光电子刚好不能到达时,光电流为零因此光电子的最大初动能与遏止电压间关系为:eU0(U0为遏止电压
4、)结论:遏止电压与入射光的强度无关,与入射光的频率有关,随频率的增大而增大;光电子的最大初动能随入射光的频率的增大而增大,与入射光强度无关;随着反向电压的增大,光电流是逐渐减小的,这说明了逸出的光电子的动能是不同的(双选)已知光电管阴极的极限频率为0,如图所示,现将频率大于0的光照射在阴极上()A照射在阴极上的光的强度越大,单位时间内产生的光电子数目也越多B为了阻止光电子到达阳极A,必须在A、K间加一足够高的反向电压C加在A、K间的正向电压越大,通过光电管的饱和光电流的值也越大D光电管的光电流值不因加在A、间正向电压的增大而增大A B解析:由0可知,阴极发生光电效应,由实验结论知A正确;在A、
5、间加一足够高的反向电压,在电场力的作用下,阴极上逸出的光电子不能顺利到达阳极A,不能形成光电流,B正确;增大A、间的正向电压,开始时光电流增大,正向电压增大到某值时,可使从阴极逸出的光电子全部到达阳极,此时电路中的光电流达最大值,再增大电压,电流不变,C、D错误答案:AB课堂训练1如图所示为一光电管电路,滑动变阻器触头P位于ab上的某点,用光照射光电管的阴极,电表无偏转,要使电表指针偏转,可采取的措施有()A加大照射光的强度B换用频率大的光照射C将P向a滑动D将电源的正、负极对调B D 用绿光照射某光电管的阴极能发生光电效应,下列措施能使遏止电压增大的是()A增加紫光的强度B增加光照时间C改用
6、绿光照射D改用紫外线照射解析:遏止电压与光电子最大初动能都仅与频率有关,与入射光强度无关,随频率的增大而增大,因此,增大遏止电压的措施只能换用频率更大的光照射,故选D.答案:D课堂训练 2用波长为600 nm的某单色光照射光电管阴极时,恰 好发生光电效应,求:(1)光电管阴极的极限频率;(2)若换波长为200 nm的单色光照射该光电管的阴极,当加上30 eV的反向电压时电路中的电流刚好为零,求逸出光电子的最大初动能解析:(1)当用波长为600 nm 的光照射时刚好发生光电效应,此时全属的极限频率与光的频率相同,则 c/(3 108/6 107)Hz 51014 Hz.(2)由遏止电压与光电子最
7、大初动能的关系 eU0,可得 eU01.6101930 J 4.81018 J.光电效应的理解在光的照射下物体发射电子的现象叫做光电效应,发射出来的电子叫做光电子1光电效应基本规律:(1)任何一种金属都有一个极限频率(或极限波长),入射光的频率必须大于这个极限频率(或小于极限波长),才能产生光电效应(2)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(当然遏止电压也与入射光的强度无关,随入射光频率的增大而增大)(3)入射光照射到金属上时,光电子的逸出几乎是瞬时的,一般不超过109 s.(4)发生光电效应时,入射光越强,饱和光电流越大,逸出的光电子数越多,逸出的光电子数与入射光
8、的强度成正比2光电效应与光的电磁理论的矛盾:(1)按照光的电磁理论,光的能量是由光的强度决定的,光越强,光电子的初动能应越大,所以光的最大初动能(或遏上电压)应与光的强度有关,而与光的频率无关但实验表明:光的最大初动能与光强无关,与光的频率有关(2)按照光的电磁理论,光的强度是由光波的振幅决定的,与光的频率无关,入射光频率再低,只要光足够强,电子都可获得足够能量从金属表面逸出,不应存在极限频率(3)如果光很弱,按经典电磁理论估算,电子需几分钟到十几分钟的时间才能获得逸出金属表面所需的能量,这个时间远远大于109 s.如图所示为一个真空光电管的应用电路,其阴极金属材料的极限频率为4.51014
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