高考物理光电效应(201908)

2019高考物理演示实验：光电效应物理实验题在高考中所占比例很大，因此做好物理实验题很有必要。

查字典物理网为大家整理的2019高考物理演示实验：光电效应，希望可以对你有帮助。

一.实验目的1.了解光电效应的基本规律，加深对光量子性的理解。

2.了解光电管的结构和性能，并测定其基本特性曲线。

3.验证爱因斯坦光电效应方程，测定普朗克常数。

二.实验仪器光电管、光源、滤色片、微电流计、电压表、滑线电阻、直流电源、开关和导线等。

三.实验原理1.光电效应及其规律在一定频率的光的照射下，电子从金属(或金属化合物)表面逸出的现象称为光电效应，从金属(或金属化合物)表面逸出的电子称为光电子。

研究光电效应的电路图如图3-19-1所示。

实验表明光电效应有如下规律：(1)只有当入射光频率大于某一定值时，才会有光电子产生，若光的频率低于这个值，则无论光强度多大，照射时间多长，都不会有光电子产生。

即光电效应存在一个频率阈值0，称为截止频率。

(2)光电子的多少与光的强度有关，即饱和光电流IH与入射光的光强成正比。

如图3-19-2所示，I～U曲线称为光电管伏安特性曲线，曲线(2)的光强是曲线(1)光强的一半。

光电管福安特性曲线(3)光电子的动能(光电子的动能)与入射光的频率成正比，与光强无关。

实验中反映初动能大小的是遏止电位差Ua。

在图3-19-1电路中，将光电管阳极与阴极连线对调，即在光电管两极间加反向电压，则K、A间的电场将对阴极逸出的电子起减速作用，若反向电压增加，则光电流I减小，当反向电压达到Ua时，光电流为零(如图3-19-2所示)，此时电场力对光电子所作的功eUa等于光电子的初动能光电子的初动能，Ua称为遏止电位差。

以不同频率的光照射时，Ua～关系曲线为一直线，如图3-19-3所示。

遏制电压与入射光频率的关系曲线光电效应的这些实验规律，用光的电磁波理论不能作出圆满的解释。

1905年爱因斯坦提出了一个著名的理论光量子理论，成功地解释了光电效应现象。

【繁體轉換簡體方法】打開文檔---功能表列---審閱---繁轉簡---轉換完成【簡體轉換繁體方法】打開文檔---功能表列---審閱---簡轉繁---轉換完成31 光電效應【專題導航】目錄熱點題型一光電效應現象和光電效應方程的應用............................................................... 错误!未定义书签。

熱點題型二光電效應的圖象問題 .......................................................................................... 错误!未定义书签。

（一）對E k－ν圖象的理解............................................................................................... 错误!未定义书签。

（二）對I－U圖象的理解 ................................................................................................ 错误!未定义书签。

（三）對Uc－ν圖象的理解.............................................................................................. 错误!未定义书签。

熱點題型三對光的波粒二象性的理解 .................................................................................. 错误!未定义书签。

【題型演練】 .............................................................................................................................. 错误!未定义书签。

高考物理光电效应知识点总结归纳光电效应作为物理学中的重要概念，是高考物理考试中的常见考点之一。

本文将对光电效应的基本概念、实验现象、解释理论以及相关应用进行总结归纳，以帮助同学们更好地掌握光电效应知识，为高考考试做好准备。

一、光电效应的基本概念光电效应是指当光照射到金属表面时，金属会发生电子的发射现象。

这种现象是通过光的能量转化为电子的动能实现的。

光电效应通常发生在紫外线或更短波长的光线照射下，产生的电子被称为光电子。

二、光电效应的实验现象当光线照射到金属表面时，可观察到以下实验现象：1. 光电流现象：当金属表面被光照射时，会在电路中形成光电流。

2. 光电发射现象：光照射到金属表面，会发射出光电子。

光电子的动能与光的频率有关，与光的强度无关。

三、光电效应的解释理论光电效应的解释理论主要有以下两个方面：1. 波动说（经典理论）：根据经典物理学理论，将光看作是波动性的电磁波，当光线照射到金属表面时，电子被激发并获得足够的能量，从而脱离金属形成电子流。

2. 粒子说（量子理论）：量子理论认为光具有粒子性，即光子。

当光子的能量大于光电子的逸出功时，光子被吸收，电子被激发并发射出去。

四、光电效应的相关参数光电效应的研究中常用的相关参数包括：1. 逸出功（或称光电发射功函数）：指的是当光的频率为零时，金属表面上最小的能量，其值与金属种类相关。

2. 阈值频率：当光的频率超过阈值频率时，金属才会发生光电效应。

阈值频率与金属的逸出功有关。

3. 剩余动能（或称动能最大值）：指的是光电子逃离金属表面后剩余的动能，与光的频率和金属种类有关。

五、光电效应的应用光电效应在现实生活中有许多应用，其中包括：1. 光电池：利用光电效应将光能转化为电能，广泛应用于太阳能电池板等方面。

2. 光电倍增管：利用光电效应实现光信号到电信号的转换，用于增强弱光信号的检测和放大。

3. 光电探测器：基于光电效应原理，研制各种光电传感器，用于测量光强、光功率等。

高考物理光电效应知识归纳.doc
光电效应是物理学中的一种现象，指的是当光线照射在金属表面时，如果光的频率足
够高，就会使得金属中的电子被光子激发，从而从金属中逸出。

这个现象在实际应用中有
着广泛的应用，例如：太阳能电池、光电倍增管等。

光电效应的基本原理
1.光电效应的现象：
当金属材料被光照射时，金属表面上的电子可被激发离开金属，这种现象称为光电效应。

2.电子的离出能：
光子的能量可以激发出一个电子，使得该电子从金属中逸出，光子能激发出电子的最
低频率称为电子离出能。

3.光电效应的光子理论：
利用光子激发出电子的观点，光电效应可用光子理论解释。

光电效应的实验验证
1.光电效应的实验装置：
实验装置包括光源、光电管、吸与阻、电位器等元器件。

2.实验过程：
光源照射光电管，光电管中的电子逸出发射到阻板上，按下铅球，阻板向正方向移动，直到光电度数阻停后，可利用电位器读出测量量。

3.实验结果分析：
观察测得的电压与外加的电位差，可利用计算公式求出金属中电子的逸出能，进而验
证光电效应理论。

1.光电管：
采用光电效应，把光子能转换为电子能，使得光电管具有较好的灵敏度和稳定性，可
用于无线电收发、图像器件等领域。

2.太阳能电池：
将光子的能量转化为电子能量，太阳能电池便是利用光电效应生产电能的典型应用，逐渐逐渐被广泛应用于各种领域。

3.光电倍增管：
利用光电效应，将输入脉冲信号可通过倍增效应，产生高增益的低噪声电子信号，使用次数较多。

完整版)高中物理光电效应知识点光电效应和氢原子光谱光电效应现象光电效应是指金属受到光照射后，会释放出电子的现象。

实验发现，金属有一个极限频率，只有入射光的频率大于这个极限频率才能发生光电效应。

而光电子的最大初动能与入射光的强度无关，而是随着入射光频率的增大而增大。

同时，大于极限频率的光照射金属时，光电流强度与入射光强度成正比。

但金属受到光照射时，光电子的发射一般不超过10^9/s。

光子说XXX提出了光子说，即空间传播的光不是连续的，而是由一个个光子组成。

光子的能量与光的频率成正比，可以用公式ε=hν来表示，其中h为普朗克常量，约为6.63×10^-34 XXX。

光电效应方程光电效应方程可以用hν=E_k+W或E_k=hν-W来表示。

金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能E_k=mv^2/2.α粒子散射实验与核式结构模型XXX的α粒子散射实验装置可以用来研究原子的结构。

实验发现，绝大多数α粒子穿过金箔后仍然沿原来的方向前进，但少数α粒子发生了大角度偏转，极少数甚至被撞了回来。

这表明原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。

氢原子光谱和玻尔理论光谱是用光栅或棱镜把光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录。

氢原子光谱的实验规律是巴耳末线系，其波长公式为λ=R(1/2^2-1/n^2)，其中R为XXX常量，n为量子数。

玻尔理论认为原子只能处于一系列不连续的能量状态中，这些状态称为定态。

在定态中，原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。

当原子从一种定态跃迁到另一种定态时，会辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定。

的说明如下：n：主量子数，表示电子所处的能级，n越大，能级越高，电子离核越远。

l：角量子数，表示电子轨道的角动量大小，l取值为0到n-1.m：磁量子数，表示电子轨道在空间中的方向，取值为-l到l。

2019年高三必修一物理学问点光电效应的现象
中学最重要的阶段，大家肯定要把握好中学，多练习，为高考奋战，小编为大家整理了2019年高三必修一物理学问点，希望对大家有帮助。

光照耀到金属上，引起物质的电性质发生改变。

这类光变致电的现象被人们统称为光电效应(Photoelectric effect)。

光电效应分为光电子放射、光电导效应和阻挡层光电效应，又称光生伏特效应。

前一种现象发生在物体表面，又称外光电效应。

后两种现象发生在物体内部，称为内光电效应。

赫兹于1887年发觉光电效应，爱因斯坦第一个胜利的说明了光电效应(金属表面在光辐照作用下放射电子的效应，放射出来的电子叫做光电子)。

光波长小于某一临界值时方能放射电子，即极限波长，对应的光的频率叫做极限频率。

临界值取决于金属材料，而放射电子的能量取决于光的波长而与光强度无关，这一点无法用光的波动性说明。

还有一点与光的波动性相冲突，即光电效应的瞬时性，按波动性理论，假如入射光较弱，照耀的时间要长一些，金属中的电子才能积累住足够的能量，飞出金属表面。

可事实是，只要光的频率高于金属的极限频率，光的亮度无论强弱，光子的产生都几乎是瞬时的，不超过十的负九次方秒。

正确的说明是光必定是由与波长有关的严格规定的能量单位(即光子或光量子)所组成。

物理高考知识点光电效应光电效应是物理中的一个重要概念，也是高考物理中经常涉及的知识点之一。

它是指当光束照射到某种物质表面时，如果光的能量足够大，就会引起物质表面电子的发射现象。

在本文中，我们将探讨光电效应的基本原理、实验观察现象以及相关的应用。

光电效应最早被德国物理学家赫兹在19世纪末发现并进行了系统的实验研究。

从实验观察来看，当一束特定频率的光照射到金属表面时，金属会发射出电子。

这里有两个关键的概念：“特定频率”和“金属表面发射电子”。

首先我们来谈谈“特定频率”这个概念。

根据经典物理学的电磁波理论，光波的能量与频率成正比，即能量越高，频率越大。

光子的能量可以通过公式E=h×ν计算得到，其中E代表光子的能量，h代表普朗克常数，ν代表光子的频率。

在光电效应中，只有当光子的能量大于物质的逸出功时，光子才能给物质表面的电子足够的能量来跳出原子束缚，从而发生光电效应。

接下来我们来讨论“金属表面发射电子”这个现象。

当光子的能量大于逸出功时，光子与金属表面的电子发生相互作用，光子的能量被电子吸收，使电子获得能量并跳出金属表面。

这些被光子击出的电子称为光电子。

根据牛顿第三定律，根据质能关系，E=mc²，可以得知，被击出的光电子在光电效应中获得了动能。

我们剖析了光电效应的基本原理，现在来看看它在实验观察中的一些特点。

根据实验结果，我们可以发现以下几个规律：首先是光电效应的阈值频率现象。

当光的频率小于某个临界值时，无论光的强度多大，都无法发生光电效应。

只有当光的频率大于这个临界值时，光电效应才会发生。

这个临界值与物质的性质有关，被称为截止频率。

另外一个观察现象是光电流的强度与入射光的强度成正比。

当入射光强度增大时，光电流的强度也会随之增大。

这个规律可以解释为，入射光的强度增大，光源中的光子数量增多，对物质表面的电子击出的机会就更多，光电效应的强度自然也会增大。

除了观察现象，光电效应还有一些重要的应用。

最新整理高三物理高考物理知识点：光电效应方程的
实验
高考物理知识点：光电效应方程的实验
1.每一种金属在产生光电效应时都存在一极限频率(或称截止频率)，即照射光的频率不能低于某一临界值。

相应的波长被称做极限波长(或称红限波长)。

当入射光的频率低于极限频率时，无论多强的光都无法使电子逸出。

2.光电效应中产生的光电子的速度与光的频率有关，而与光强无关。

3.光电效应的瞬时性。

实验发现，只要光的频率高于金属的极限频率，光的亮度无论强弱，光子的产生都几乎是瞬时的，即几乎在照到金属时立即产生光电流。

响应时间不超过十的负九次方秒(1ns)。

4.入射光的强度只影响光电流的强弱，即只影响在单位时间内由单位面积是逸出的光电子数目。

在光颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大，即一定颜色的光，入射光越强，一定时间内发射的电子数目越多。

在光电效应中，要释放光电子显然需要有足够的能量。

根据经典电磁理论，光是电磁波，电磁波的能量决定于它的强度，即只与电磁波的振幅有关，而与电磁波的频率无关。

而实验规律中的第一、第二两点显然用经典理论无法解释。

第三条也不能解释，因为根据经典理论，对很弱的光要想使电子获得足够的能量逸出，必须有一个能量积累的过程而不可能瞬时产生光电子。

专题五原子物理第13讲光电效应、原子与原子核一、对光电效应的理解二、对光的波粒二象性的理解四、对原子核的衰变、半衰期的理解五、核反应方程、核能的计算高频考点1光电效应规律和光电效应方程四类图象对比1－1.(多选)(2017·全国卷Ⅲ)在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为U a和U b、光电子的最大初动能分别为E k a和E k b.h为普郎克常量．下列说法正确的是()A．若νa>νb，则一定有U a<U bB．若νa>νb，则一定有E k a>E k bC．若U a<U b，则一定有E k a<E k bD．若νa>νb，则一定有hνa－E k a>hνb－E k b解析：本题考查对光电效应方程hν－W0＝E k的理解．光照射到同种金属上，同种金属的逸出功相同．若νa>νb，据hν－W0＝E k，得E k a>E k b，则B项正确．由hν－W0＝E k＝eU，可知当νa>νb时U a>U b，则A项错误．若U a<U b说明E k a<E k b，则C项正确．由hν－E k＝W0，而同一种金属W0相同，则D项错误．答案：BC1－2.(多选)(2017·淮北市第一中学高三周考)用甲、乙两种单色光照射同一金属做光电效应实验，发现光电流与电压的关系如图所示．已知普朗克常量为h，被照射金属的逸出功为W 0，遏止电压为U c ，电子的电荷量为e ，则下列说法正确的是( )A ．甲光的强度大于乙光的强度B ．甲光的频率大于乙光的频率C ．甲光照射时产生的光电子初动能均为eU cD ．乙光的频率为W 0＋eU c h解析：根据光的强度越强，则光电子数目越多，对应的光电流越大，即可判定甲光的强度较大；选项A 正确；由光电效应方程12m v 2＝hν－W 0，12m v 2＝U c e ，由图可知，甲乙的遏止电压相同，故甲乙的频率相同，选项B 错误；甲光照射时产生的光电子的最大初动能均为eU c ，选项C 错误；根据12m v 2＝hν－W 0＝U c e ，可得ν＝U c e ＋W 0h，选项D 正确；故选AD ． 答案：AD1－3.(多选)(2017·西安长安区一中模拟)2009年诺贝尔物理学奖得主威拉德·博伊尔和乔治·史密斯主要成就是发明了电荷耦合器件(CCD)图象传感器．他们的发明利用了爱因斯坦的光电效应原理．如图所示电路可研究光电效应规律．图中标有A 和K 的为光电管，其中K 为阴极，A 为阳极．理想电流计可检测通过光电管的电流，理想电压表用来指示光电管两端的电压．现接通电源，用光子能量为10.5 eV 的光照射阴极K ，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P 缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0 V ；现保持滑片P 位置不变，以下判断正确的是( )A ．光电管阴极材料的逸出功为4.5 eVB ．若增大入射光的强度，电流计的读数不为零C ．若用光子能量为12 eV 的光照射阴极K ，光电子的最大初动能一定变大D ．若用光子能量为9.5 eV 的光照射阴极K ，同时把滑片P 向左移动少许，电流计的读数一定不为零解析：本题考查了光电效应实验．由电路图可知图中所加电压为反向减速电压，根据题意可知遏止电压为6 V，由E k＝hν－W0＝eU c得W0＝4.5 eV，选项A正确；当电压达到遏止电压时，所有电子都不能到达A极，无论光强如何变化，电流计示数仍为零，选项B错；若光子能量增大，根据光电效应方程，光电子的最大初动能一定变大，选项C正确；若光子能量为9.5 eV的光照射阴极K，则遏止电压为5 V，滑片P向左移动少许，电流计的读数仍为零，选项D错．答案：AC高频考点2光的波粒二象性和物质波2－1.(多选)关于物质的波粒二象性，下列说法中正确的是()A．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性B．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道C．波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的D．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性解析：由德布罗意波可知A、C正确；运动的微观粒子，达到的位置具有随机性，而没有特定的运动轨道，B正确；由德布罗意理论知，宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到波动性，不是不具有波粒二象性，D错误．答案：ABC2－2.(2017·资阳市高三模拟)以下说法正确的是()A．一束光照射到某种金属上不能产生光电效应，可能是因为这束光的强度太小B．23892U→23490Th＋42He为α衰变方程C．按照波尔理论，氢原子核外电子从半径较大的轨道跃迁到半径较小的轨道时电子动能增大，原子的能量增加D．只有光才具有波粒二象性解析：一束光照射到某种金属上不能产生光电效应，是因为这束光的频率低于这种金属的极限频率，A错误；天然放射现象中放出α粒子的为α衰变，B正确；按照波尔理论，氢原子核外电子从半径较大的轨道跃迁到半径较小的轨道时要释放能量，原子的能量减小，C 错误；所有物体都具有波粒二象性，D错误．答案：B2－3.(2017·北京卷)2017年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100 nm(1 nm＝10－9m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲．大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用．一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎．据此判断，能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h ＝6.6×10－34 J·s ，真空光速c ＝3×108 m/s)( )A ．10－21J B ．10－18J C ．10－15J D ．10－12J 解析：由题意知，电离一个分子的能量等于照射分子的光子能量，E ＝kν＝h c λ＝2×10－18J ，故选项B 正确．答案：B高频考点3 原子结构与原子光谱3－1.(2017·第二次全国大联考卷Ⅱ)对于原子结构和原子核的结构，经过不断的实验探索，我们已经有了一定的认识，对于这个探索的过程，下列描述错误的是( )A ．卢瑟福根据α粒子轰击金箔时发生散射，提出了原子的核式结构模型B ．为了解释原子的稳定性和辐射光谱的不连续性，波尔提出了氢原子结构模型C ．卢瑟福通过利用α粒子轰击铍原子核，最终发现了中子D ．人类第一次实现的原子核的人工转变核反应方程是147N ＋42He →178O ＋11H解析：α粒子轰击金箔时大部分粒子没有偏转，有部分发生大角度偏转，卢瑟福提出原子的大部分质量集中在原子中心，即原子的核式结构模型，选项A 正确．按照原子的核式结构模型，原子将不断对外辐射波长连续变化的光波并最终消失，为了解释事实上原子的稳定性和辐射光谱的不连续性，波尔结合量子论提出了氢原子结构模型，选项B 对．通过利用α粒子轰击铍原子核，最终发现了中子的不是卢瑟福，而是查德维克，选项C 错．人类第一次实现的原子核的人工转变核反应方程是14 7N ＋42He →17 8O ＋11H ，选项D 对．答案：C3－2.(2017·泰安市高三质量检测)根据氢原子的能级图，现让一束单色光照射到大量处于基态(量子数n ＝1)的氢原子上，受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光子能量为( )A ．12.75 eVB ．13.06 eVC ．13.6 eVD ． 0.85 eV解析：受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光，知跃迁到第4能级，则吸收的光子能量为ΔE＝－0.85 eV＋13.6 eV＝12.75 eV.A正确，B、C、D错误．答案：A3－3.(2017·第二次全国大联考Ⅲ卷)预计2017年7月，我国“北斗三号”全球组网卫星进行首次发射，采用星载氢原子钟。