物理：2.2《涅盘凤凰再飞翔》课件(选修3-5)

•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、遏止电压的概念；•3、理解光电效应与光的电磁理论的矛盾。第二节涅槃凤凰再飞翔光的电磁说•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。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，随着光的强弱变化而变化。这样，光电管就把光信号变成了电信号。光电管的应用（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：•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。eUmv2max21•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•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。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。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?•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．电磁理论遇到困难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•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.光电效应与光的电磁理论的矛盾•矛盾三：从波动理论可知，当一束很细的光照射到物体上时，它的能量将均匀分布到大量的原子上，电子不可能在极短的时间内聚集足够的能量从物体中飞出。•光电效应的实验却表明：入射光的照射和光电子的逸出几乎是同时的。