光电效应 知识点总结复习上课讲义

光电效应知识点总结光电效应是指当光照射到金属表面时，金属会释放出电子的现象。

这一现象的发现对于量子理论的发展具有重要的意义。

以下是对光电效应的相关知识点的总结。

一、光电效应的基本概念和原理光电效应是指当光照射到金属表面时，金属会释放出电子的现象。

该现象的解释需要借助于光的粒子性和波动性。

根据光的粒子性，光子是光的基本单位，能量E与频率f满足E = hf，其中h为普朗克常数。

根据光的波动性，光波的能量E与频率f、波长λ满足E = hf = hc/λ，其中c为真空中的光速。

二、光电效应与波长、频率的关系根据实验观察，当光的波长增加，光电子的最大动能增加，但光电子的数量不变。

而当光的频率增加时，光电子的数量增加，但最大动能不变。

因此，光电效应与光的波长和频率有一定的关系。

三、光电效应与金属的工作函数光电效应的发生与金属的工作函数有关。

工作函数是金属表面的电子解离所需的最小能量。

当光的能量大于金属的工作函数时，光电效应才会发生。

金属的工作函数与光电子的最大动能成正比关系。

四、光电效应的应用1. 光电池：光电池利用光电效应将光能转化为电能。

当光照射到光电池上时，光电池内的半导体材料会产生电子-空穴对，从而产生电流。

2. 光感应器：光电效应的应用之一是光感应器。

光感应器利用光电效应来检测光的强度和频率，常应用于自动控制、光电测量等领域。

3. 光电倍增管：光电倍增管是利用光电效应来放大光信号的装置。

光电倍增管中的光电效应会引发电子的倍增效应，从而放大光信号的强度。

五、光电效应的实验进行光电效应实验时，通常需要使用光电效应装置和光源。

光源可以是激光、白炽灯等，而光电效应装置则包括一个金属阴极和阳极，以及一个测量电流的电路等。

通过测量电流的变化，可以验证光电效应的发生。

总结：光电效应作为物理学的重要现象，对于量子理论的发展具有重要的意义。

了解光电效应的基本概念和原理，以及与波长、频率、工作函数的关系，有助于我们深入理解光电效应的本质。

光电效应知识点总结光电效应是指当光照射在金属表面时，金属中的电子吸收光子的能量后逸出表面，形成电流的现象。

这一现象在物理学领域具有重要意义，其研究和应用涉及诸多方面。

以下是光电效应的知识点总结，分为基本概念、实验现象、理论解释和应用四个部分。

一、基本概念1. 光子：光子是光的粒子，具有一定的能量。

能量与光子的频率成正比，数学表达式为：E = hf，其中 E 为光子能量，f 为光子频率，h 为普朗克常数。

2. 极限频率：当光照射在金属表面时，只有当光的频率大于某特定频率时，金属中的电子才会逸出。

这个特定频率称为极限频率（threshold frequency）。

3. 逸出功：金属表面电子逸出所需的最小能量称为逸出功（work function）。

不同金属的逸出功不同，且逸出功与金属的电子亲和能、电子构型等因素有关。

4. 爱因斯坦光电效应方程：当光电效应发生时，光电子的最大初动能与光子频率、逸出功和普朗克常数之间存在关系，可用以下方程表示：Kmax = hf - W0，其中 Kmax 为光电子的最大初动能，f 为光子频率，W0 为逸出功。

二、实验现象1. 赫兹实验：1887 年，德国物理学家赫兹发现，当光照射在两个锌球中的一个时，两个锌球会发生电火花。

这一实验证实了光电效应的存在，并为后续研究奠定了基础。

2. 爱因斯坦光电效应方程的实验验证：爱因斯坦通过对光电效应进行理论解释，提出了光电效应方程。

实验验证表明，光电效应的现象和爱因斯坦的理论预测相符，从而证实了光具有粒子性。

3. 光电效应的频率依赖性：实验发现，光电效应的发生与光的频率有关。

当光的频率大于极限频率时，无论光照强度如何，都会发生光电效应。

三、理论解释1. 光子理论：光子理论认为，光是由一系列能量量子组成的。

当光子照射到金属表面时，光子与金属中的电子相互作用，使电子获得足够的能量从而逸出。

2. 电子亲和能与光电效应：金属中的电子与原子核之间存在一定的相互作用能量，称为电子亲和能。

《光电效应的理论解释》讲义在物理学的众多奇妙现象中，光电效应无疑是一颗璀璨的明珠。

它不仅揭示了光的粒子性，还为现代物理学的发展奠定了重要基础。

那么，什么是光电效应？简单来说，光电效应就是当光照射到金属表面时，金属中的电子会吸收光子的能量而逸出金属表面的现象。

要深入理解光电效应，我们得先了解几个关键概念。

首先是光子，光具有波粒二象性，光子就是光的粒子性体现，它具有一定的能量和动量。

其次是逸出功，这是指电子从金属表面逸出时克服原子核引力所做的功。

光电效应有着一些独特的实验规律。

比如，存在一个截止频率，只有当入射光的频率高于这个截止频率时，才会产生光电效应。

而且，光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系，而与入射光的强度无关。

另外，在一定频率的光照射下，光电流的强度与入射光的强度成正比。

那么，如何从理论上解释这些实验规律呢？经典物理学在这个问题上遭遇了困境。

按照经典电磁理论，光的能量是连续分布的，电子吸收能量需要一定的时间积累，而且光的强度越大，电子获得的能量应该越多，从而初动能也应该越大。

但光电效应的实验结果却并非如此。

这时，爱因斯坦站了出来，他提出了光量子假说。

他认为，光是由一个个不连续的光子组成的，每个光子的能量只与光的频率有关，即E ＝hν，其中 E 是光子的能量，h 是普朗克常量，ν 是光的频率。

当光子照射到金属表面时，如果光子的能量大于逸出功，电子就能立即吸收光子的能量并逸出金属表面，无需时间积累。

这就很好地解释了为什么存在截止频率，因为当光子频率低于截止频率时，其能量不足以使电子逸出。

同时，由于光电子的最大初动能只与光子的频率有关，而与光的强度无关。

光的强度只是决定了单位时间内入射的光子数，从而决定了光电流的强度。

我们再进一步思考，光电效应的理论解释有着极其重要的意义。

它推动了量子力学的发展，让人们对微观世界的认识发生了深刻的变革。

在实际应用方面，光电效应也有着广泛的用途。

比如，光电倍增管就是利用光电效应将光信号转化为电信号的一种器件，在天文学、核物理学等领域有着重要的应用。

高中物理光电效应知识点总结1、光电效应如图1所示，用弧光灯照射锌板，与锌板相连的验电器就带正电，即锌板也带正电这说明锌板在光的照射下发射出了电子。

图1（1）定义：在光的照射下物体发射出电子的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子。

（2）研究光电效应的实验装置（如图2所示）阴极K和阳极A 是密封在真空玻璃管中的两个电极，K在受到光照时能够发射光电子，电源加在K与A之间的电压大小可以调整，正负极也可以对调。

图22、光电效应的规律（1）光电效应的实验结果首先在入射光的强度与频率不变的情况下，I－U的实验曲线如图3所示，曲线表明，当加速电压U增加到一定值时，光电流达到饱和值Im。

这是因为单位时间内从阴极K射出的光电子全部到达阳极A，若单位时间内从阴极K上逸出的光电子数目为n，则饱和电流Im=ne 式中e为电子电荷量，另一方面，当电压U减小到零，并开始反向时，光电流并没降为零，这就表明从阴极K逸出的光电子具有初动能，所以尽管有电场阻碍它运动，仍有部分光电子到达阳极A，但是当反向电压等于－Uc时，就能阻止所有的光电子飞向阳极A，使光电流降为零，这个电压叫遏止电压，它使具有最大初速度的电子也不能到达阳极A，如果不考虑在测量遏止电压时回路中的接触电势差，那么我们就能根据遏止电压－Uc来确定电子的最大速度vm和最大动能，即图3在用相同频率不同强度的光去照射阴极K时，得到的I－U曲线如图4所示，它显示出对于不同强度的光，Uc是相同的，这说明同频率、不同强度的光所产生的光电子的最大初动能是相同的。

此外，用不同频率的光去照射阴极K时，实验结果是：频率愈高，Uc愈大，如图5，并且与Uc成线性关系，如图6。

频率低于ν0的光，不论强度多大，都不能产生光电子，因此，ν0称为截止频率，对于不同的材料，截止频率不同。

（2）光电效应的实验规律①饱和电流Im的大小与入射光的强度成正比，也就是单位时间内逸出的光电子数目与入射光的强度成正比（见图4）。

物理光电效应知识点总结一、光电效应的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。

这种现象可以解释为光子能量被金属中的自由电子吸收，使其获得足够的能量跨越离子势垒并逃离金属表面。

二、光电效应的重要特点1. 光电效应与光的频率有关：根据光电效应的实验结果，只有当光的频率超过某个临界频率，才能引起光电效应。

这个临界频率与金属的性质有关，与光的强弱无关。

2. 光电效应与光的强度有关：光的强度增加会增加光电子的数量，但不会改变光电子的动能。

而光的频率增加会增加光电子的动能，但不会改变光电子的数量。

3. 光电效应是瞬时的：当光照射停止后，光电子发射也会立即停止。

这表明光电效应是一个瞬时的过程，没有时间延迟。

4. 光电效应不受金属温度影响：光电效应的发生与金属的温度无关，只与光的频率和强度有关。

三、光电效应的实验现象1. 光电流的产生：当金属表面照射到光时，金属表面会产生电流。

光电流的大小与光的频率和强度有关。

2. 光电子的动能：光电子的动能与光的频率有关，与光的强度无关。

光的频率越高，光电子的动能越大。

3. 光电子的发射角度：根据实验结果，光电子的发射角度与光的入射角度相等。

四、光电效应的解释根据光电效应的实验结果，爱因斯坦提出了光量子假设，即光是由一些能量确定的量子（光子）组成的。

光电效应可以用光子与金属中的电子发生相互作用的过程来解释。

当光照射到金属表面时，光子与金属中的电子发生碰撞，将能量传递给电子。

当电子吸收到足够的能量时，就能跨越离子势垒并逃离金属表面，形成光电子。

五、光电效应的应用1. 光电池：利用光电效应的原理，将光能转化为电能的装置。

光电池广泛应用于太阳能电池板、光电传感器等领域。

2. 光电二极管：光电二极管是一种利用光电效应工作的电子器件，用于将光信号转化为电信号。

3. 光电倍增管：光电倍增管是一种利用光电效应放大光信号的器件，常用于低光强信号的检测和放大。

光电效应作为光的粒子性质的重要实验证据，对于理解光的本质和光与物质相互作用的机制具有重要意义。

光电效应知识点总结复习(1)光电效应知识点总结复习光电效应是在光照射下所产生的电子释放现象。

它是经典物理学和量子物理学的重要问题之一，也是实验室中测量光子能量的基础性工作之一。

以下是光电效应的相关知识点总结：1.光电效应的基本原理光电效应是指当光线照射到金属表面时，金属表面会释放出一些带有能量的电子。

光波能量通过电子与原子相互作用的方式被吸收，从而促进金属表面原子中的电子释放。

2.光电效应中的最小光子能量光电效应中的最小光子能量，也称为截止频率，是指当光子能量小于截止频率时，无论光子的数量有多少，也不会产生光电效应。

截止频率由金属的物理和化学性质决定，不同的金属具有不同的截止频率。

3.光电子的动能公式光电效应中，释放出的电子会带有一定的动能。

根据能量守恒定律，光子的能量等于电子动能加上金属表面的逸出功。

因此，根据该定律，可以推导出光电子动能公式：K = hf - φ，其中K是电子动能，h是普朗克常数，f是光子频率，φ是金属的逸出功。

4.释放出的电子数量随光强度的变化在光电效应中，释放出电子的数量随光强度的增加而增加。

当光强度增加时，光子数和单位时间内照射面积上的光子数也增加，因此出现电子的概率也随之增加。

5. 光电效应中的反比例关系光电效应中，电子的最大动能与光波的频率成正比，与光波的强度无关。

这意味着，即使光的强度增加，如果频率不变，电子的最大动能也不会随之增加。

6.光电效应的现象和实际应用光电效应的实际应用非常广泛。

例如，照相机中使用的感光器件、太阳能电池和光电池、X射线成像、激光技术和计算机显示器都是基于光电效应原理的。

总之，光电效应是当光照射到金属表面时产生的电荷和电子行为的基础性现象之一。

了解这一现象的原理和相关知识点对于量子物理学和实际应用都具有非常重要的意义。

光电效应知识点总结一、光电效应的基本概念1.1 光电效应的定义光电效应是指当光照射到金属表面时，金属表面会发生电子的发射现象。

1.2 光电效应的实验现象光电效应的实验现象包括：光电流的产生、光电子的动能与光频率的关系、光电子的动能与光强度的关系等。

二、光电效应的基本原理2.1 光电效应的基本原理光电效应的基本原理是光子与金属表面的电子相互作用，光子的能量被电子吸收后，使电子脱离金属表面。

2.2 光电效应的能量守恒关系光电效应中，光子的能量等于电子的动能加上金属表面的逸出功。

三、光电效应的关键参数3.1 光电子的动能光电子的动能由光的频率和光子的能量决定，与金属表面的逸出功有关。

3.2 光电流光电流是指单位时间内从金属表面发射出的光电子的电流。

3.3 光电效应的阈值频率光电效应的阈值频率是指能够使金属表面发生光电效应的最低频率。

四、光电效应的应用4.1 光电效应在太阳能电池中的应用太阳能电池利用光电效应将光能转化为电能，具有广泛的应用前景。

4.2 光电效应在光电子器件中的应用光电效应在光电子器件中的应用包括光电二极管、光电倍增管、光电导等。

4.3 光电效应在光电测量中的应用光电效应在光电测量中的应用包括光电测距、光电测速、光电测温等。

五、光电效应的发展历程5.1 光电效应的发现光电效应最早由德国物理学家赫兹在1887年发现。

5.2 光电效应的解释爱因斯坦在1905年提出了光电效应的解释，为量子力学的发展奠定了基础。

5.3 光电效应的研究进展随着科学技术的发展，光电效应的研究逐渐深入，应用范围不断扩大。

六、结语通过对光电效应的基本概念、基本原理、关键参数、应用以及发展历程的探讨，我们可以更好地理解光电效应的本质和作用，为相关领域的研究和应用提供理论基础和指导。

光电效应作为一项重要的物理现象，对于现代科学技术的发展具有重要的意义。

希望随着科学技术的不断进步，光电效应在更多领域发挥更大的作用。

―、光电效应和氢原子光谱知识点一：光电效应现象1.光电效应的实验规律(1)任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率才能发生光电效应，低于这个极限频率则不能发生光电效应.(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，其随入射光频率的增大而增大—(3)大于极限频率的光照射金属时，光电流强度(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)金属受到光照，光电子的发射一般不超过10-9s.2.光子说爱因斯坦提出：空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比，即：£=hv，其中h=6.63X10-34J・s.3.光电效应方程(1)表达式：hv=E k+W0或E k=hv-W Q.(2)物理意义：金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hv，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能E k=2m v2.知识点二：a粒子散射实验与核式结构模型1.卢瑟福的a粒子散射实验装置(如图13-2-1所示)2.实验现象绝大多数a粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少数a粒子发生了大角度偏转，极少数a粒子甚至被撞了回来.如图13-2-2所示.--'■樓a粒子散射实验的分析图3.原子的核式结构模型在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.知识点三：氢原子光谱和玻尔理论1光谱(1)光谱：用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱.(2)光谱分类有些光谱是一条条的亮线，这样的光谱叫做线状谱.有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱.(3)氢原子光谱的实验规律.巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式+=R(±—n^)(n=3,4,5,…)，R是里德伯常量，R=1.10X107m-1，n为量子数.2.玻尔理论(1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中,在这些能量状态中原子是稳定的,电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量.(2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它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，即hv=E—E.(h是普朗克常量，h=6.63X10-34J・s)ymn(3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应.原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的.点拨：易错提醒(1)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线数为N=C2=n€n2—，一个氢原子跃迁发出可能的光谱线数最多为(n—1).(2)由能级图可知，由于电子的轨道半径不同，氢原子的能级不连续，这种现象叫能量量子化.考点一：对光电效应的理解1•光电效应的实质光子照射到金属表面，某个电子吸收光子的能量使其动能变大，当电子的动能增大到足以克服原子核的引力时，便飞出金属表面成为光电子.2.极限频率的实质光子的能量和频率有关，而金属中电子克服原子核引力需要的能量是一定的，光子的能量必须大于金属的逸出功才能发生光电效应.这个能量的最小值等于这种金属对应的逸出功，所以每种金属都有一定的极限频率.3.对光电效应瞬时性的理解光照射到金属上时，电子吸收光子的能量不需要积累，吸收的能量立即转化为电子的能量，因此电子对光子的吸收十分迅速.4.光电效应方程电子吸收光子能量后从金属表面逸出，其中只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能，根据能量守恒定律，E k=hv—W Q.如图13—2—4所示.5.用光电管研究光电效应(1)常见电路(如图13—2—5所示)——11__/图13-2-5(2)两条线索①通过频率分析：光子频率高一光子能量大一产生光电子的最大初动能大.②通过光的强度分析：入射光强度大一光子数目多一产生的光电子多一光电流大.(3)常见概念辨析NM543［强度一一决定着每秒钟光源发射的光子数昭射光』八［频率——决定着每个光子的能量8=hv'每秒钟逸出的光电子数一一决定着光电光电子，流的强度规律总结：(1) 光电子也是电子，光子的本质是光，注意两者的区别.(2) 在发生光电效应的过程中，并非所有光电子都具有最大初动能，只有从金属表面直接发出的光电子初动能才最大.考点二：氢原子能级和能级跃迁1•氢原子的能级图能级图如图13—2—6所示.-3.4[13.6 图13—2—62.能级图中相关量意义的说明相关量意义能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态定态横线左端的数字“1,2,3…”表示量子数横线右端的数字“一13.6,—3.4…”表示氢原子的能量相邻横线间的距离表示相邻的能量差，量子数越大相邻的能量差越小，距离越小带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁的条件为hv =E —E 3•关于光谱线条数的两点说明(1) 一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数为N =c n =n …n 2~^. (2) 一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n —1).二、核反应和核能知识点一：天然放射现象和衰变1.天然放射现象(1)天然放射现象．元素自发地放出射线的现象,首先由贝可勒尔发现.天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构.(2)放射性和放射性元素．物质发射某种看不见的射线的性质叫放射性•具有放射性的元素叫放射性元素.(3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是a射线、B射线、Y射线.(4)放射性同位素的应用与防护.①放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类,放射性同位素的化学性质相同.②应用：消除静电、工业探伤、作示踪原子等.③防护：防止放射性对人体组织的伤害.2．原子核的衰变(1)原子核放出a粒子或卩粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变.(2)分类a衰变：A X^A Z4Y+4He卩衰变：A X-zli Y+^e(3)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间.半衰期由原子核内部的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关.点拨：易错提醒(1)半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，对个别或少数原子核，无半衰期可言.(2)原子核衰变时质量数守恒，核反应过程前、后质量发生变化(质量亏损)而释放出核能.知识点二：核反应和核能1.核反应在核物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程.在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒.2.核力核子间的作用力.核力是短程力,作用范围在1.5X10-15m之内，只在相邻的核子间发生作用.3.核能核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量,叫做原子核的结合能，亦称核能.4.质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程E=mc2,原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小Am,这就是质量亏损•由质量亏损可求出释放的核能AE=Amc2.【考点解析：重点突破】考点一：衰变和半衰期2.对半衰期的理解(1)根据半衰期的概念，可总结出公式N严原(2)以,m余=加原(2)以式中N原、m原表示衰变前的放射性元素的原子核数和质量，N余、m余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子核数和质量，t表示衰变时间，T表示半衰期(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关.考点二：核反应方程的书写(1)核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接(2)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程.(3)核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒；遵循电荷数守恒.考点三：核能的产生和计算1.获得核能的途径(1)重核裂变：重核俘获一个中子后分裂成为两个中等质量的核的反应过程.重核裂变的同时放出几个中子，并释放出大量核能.为了使铀235裂变时发生链式反应，铀块的体积应大于它的临界体积.(2)轻核聚变：某些轻核结合成质量较大的核的反应过程，同时释放出大量的核能，要想使氘核和氚核合成氦核，必须达到几百万度以上的高温，因此聚变反应又叫热核反应.2.核能的计算方法(1)应用AE=Amc2：先计算质量亏损Am,注意Am的单位1u=1.66X10-27kg,1u相当于931.5MeV 的能量，u是原子质量单位.(2)核反应遵守动量守恒和能量守恒定律,因此我们可以结合动量守恒和能量守恒定律来计算核能．规律总结根据A E=A mc2计算核能时，若Am以千克为单位,“c”代入3X108m/s,AE的单位为“J”；若Am以“u”为单位，则由1u c2=931.5MeV得AE=Am X931.5MeV.。

光电效应知识点总结复习光电效应是指当光线照射到金属表面时，光子与金属表面的电子发生相互作用，使电子从金属中脱离的现象。

以下是光电效应的一些重要知识点的总结复习。

1.光电效应的基本原理：光电效应是基于光子的粒子性质和光与物质之间的相互作用的基本原理。

当光子的能量大于或等于金属表面的逸出功时，光子能够将部分能量传递给金属表面的电子，使其脱离金属表面。

2.光电效应的实验现象：光电效应的实验观察到的主要现象包括：紫外线下金属能发射电子，但红外线下则无法发射电子；随着光的强度增加，光电流呈线性增加；光电流的大小与光的频率有关，而与光的强度无关等。

3.光电效应的逸出功：逸出功是指光子能够将电子从金属表面解离所需的最小能量。

逸出功与金属的物理性质有关，与金属的工作函数密切相关。

4.爱因斯坦光电效应理论：爱因斯坦基于光的粒子性质提出了光电效应的理论，他认为光子具有一定的能量，当光子与金属表面的电子相互作用时，光子的能量将被完全吸收，使电子获得足够的能量从而离开金属表面。

5.光电流和工作电压关系：光电效应产生的光电流与光的强度、频率有关，而与光的波长无关。

光电流与光的强度呈线性关系，而与光的频率成正比。

6.光电子和光电倍增管：光电子是指通过光电效应获得能量的电子。

光电倍增管是一种利用光电效应放大光信号的器件，它能使光信号电压增大数百倍甚至数千倍，用于光电转换、光电放大等。

7.光电效应在现实生活中的应用：光电效应在现实生活中有广泛的应用。

例如，光电器件（如光电二极管、光电传感器等）用于测量光强度、检测物体、实现光电转换等领域；光电池则将太阳能转换为电能，用于太阳能发电等。

8.光电效应的重要意义：光电效应的发现和研究对于量子力学的发展起到了重要的推动作用，为人们理解光与物质之间的相互作用提供了重要的线索。

此外，光电效应的应用也使得光电技术得到了广泛的应用和发展。

以上是光电效应的一些重要知识点的总结复习，希望对你的学习有所帮助。

实验三 光电效应【实验目的】1. 加深对光的量子性的认识。

2. 验证爱因斯坦方程，测定普朗克常数。

3. 测定光电管的伏安特性曲线。

【实验原理】当一定频率的光照射到某些金属表面上时，可以使电子从金属表面逸出，这种现象称为光电效应．所产生的电子，称为光电子。

光电效应是光的经典电磁理论所不能解释的。

1905年爱因斯坦依照普朗克的量子假设，提出了光子的概念。

他认为光是一种微粒 — 光子；频率为ν 的光子具有能量h ν，h 为普朗克常数，目前国际公认值为h =(6．6260755±0．0000040)×10-34J ·s 。

当金属中的电子吸收一个频率为ν 的光子时，便获得这光子的全部能量h ν，如果这能量大于电子摆脱金属表面的约束所需要的逸出功W ，电子就会从金属中逸出．按照能量守恒原理有：W v m h m +=221ν (3.1)上式称为爱因斯坦方程，其中m 和v m 是光电子的质量和最大速度，221m v m 是光电子逸出表面后所具有的最大动能．它说明光子能量h ν小于W 时，电子不能逸出金属表面，因而没有光电效应产生；产生光电效应的入射光最低频率ν0=W ／h ，称为光电效应的极限频率(又称红限)。

不同的金属材料有不同的逸出功，因而ν0也是不同的。

用光电管进行光电效应实验，测量普朗克常数的实验原理如图3.1所示。

图中K 为图3.1光电效应实验原理图光电管的阴极，A 为阳极，微安表用于测量微小的光电流，电压表用于测量光电管两极间的电压，E 为电源，R 提供的分压可以改变光电管两极间的电势差。

当单色光入射到光电管的阴极K 上时，如有光电子逸出，则当阳极A 加正电势，K 加负电势时，光电子就被加速；而当K 加正电势，A 加负电势时，光电子就被减速。

当A 、K 之间所加电压U 足够大时，光电流达到饱和值I m ,当U ≤-U 0，并满足方程eU 0 =221m v m (3.2)时，光电流将为零，此时的U 0称为截止电压。

一、光电效应和氢原子光谱知识点一：光电效应现象1.光电效应的实验规律(1)任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率才能发生光电效应，低于这个极限频率则不能发生光电效应．(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，其随入射光频率的增大而增大．(3)大于极限频率的光照射金属时，光电流强度(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)金属受到光照，光电子的发射一般不超过10－9_s. 2．光子说爱因斯坦提出：空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比，即：ε＝hν，其中h ＝6.63×10－34 J·s.3．光电效应方程(1)表达式：hν＝E k ＋W 0或E k ＝hν－W 0.(2)物理意义：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 0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能E k ＝12m v 2.知识点二： α粒子散射实验与核式结构模型1.卢瑟福的α粒子散射实验装置(如图13－2－1所示)2．实验现象绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少数α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子甚至被撞了回来．如图13－2－2所示．α粒子散射实验的分析图3．原子的核式结构模型在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．知识点三：氢原子光谱和玻尔理论 1.光谱(1)光谱：用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱．(2)光谱分类有些光谱是一条条的亮线，这样的光谱叫做线状谱． 有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱． (3)氢原子光谱的实验规律．巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式1λ＝R (122－1n2)(n ＝3,4,5，…)，R 是里德伯常量，R ＝1.10×107 m －1，n 为量子数．2．玻尔理论(1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量．(2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它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，即hν＝E m －E n .(h 是普朗克常量，h ＝6.63×10－34 J·s)(3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的．点拨：易错提醒(1)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线数为N ＝C 2n ＝n (n －1)2，一个氢原子跃迁发出可能的光谱线数最多为(n －1)．(2)由能级图可知，由于电子的轨道半径不同，氢原子的能级不连续，这种现象叫能量量子化．考点一：对光电效应的理解 1.光电效应的实质 光子照射到金属表面，某个电子吸收光子的能量使其动能变大，当电子的动能增大到足以克服原子核的引力时，便飞出金属表面成为光电子．2．极限频率的实质光子的能量和频率有关，而金属中电子克服原子核引力需要的能量是一定的，光子的能量必须大于金属的逸出功才能发生光电效应．这个能量的最小值等于这种金属对应的逸出功，所以每种金属都有一定的极限频率．3．对光电效应瞬时性的理解 光照射到金属上时，电子吸收光子的能量不需要积累，吸收的能量立即转化为电子的能量，因此电子对光子的吸收十分迅速．4.图13－2－4光电效应方程电子吸收光子能量后从金属表面逸出，其中只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能，根据能量守恒定律，E k ＝hν－W 0.如图13－2－4所示．5．用光电管研究光电效应(1)常见电路(如图13－2－5所示)图13－2－5(2)两条线索①通过频率分析：光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大．②通过光的强度分析：入射光强度大→光子数目多→产生的光电子多→光电流大． (3)常见概念辨析⎩⎪⎨⎪⎧照射光⎩⎪⎨⎪⎧ 强度——决定着每秒钟光源发射的光子数频率——决定着每个光子的能量ε＝hν光电子⎩⎪⎨⎪⎧每秒钟逸出的光电子数——决定着光电流的强度光电子逸出后的最大初动能(12m v 2m)规律总结：(1)光电子也是电子，光子的本质是光，注意两者的区别．(2)在发生光电效应的过程中，并非所有光电子都具有最大初动能，只有从金属表面直接发出的光电子初动能才最大．考点二：氢原子能级和能级跃迁1.氢原子的能级图能级图如图13－2－6所示．图13－2－6相关量 意义 能级图中的横线 表示氢原子可能的能量状态——定态 横线左端的数字“1,2,3…” 表示量子数横线右端的数字 “－13.6，－3.4…” 表示氢原子的能量相邻横线间的距离表示相邻的能量差，量子数越大相邻的能量差越小，距离越小带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁的条件为hν＝E m －E n(1)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数为N ＝C 2n ＝n (n －1)2. (2)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n －1)．二、核反应和核能知识点一：天然放射现象和衰变1.天然放射现象(1)天然放射现象．元素自发地放出射线的现象，首先由贝可勒尔发现．天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构．(2)放射性和放射性元素．物质发射某种看不见的射线的性质叫放射性．具有放射性的元素叫放射性元素．(3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是α射线、β射线、γ射线．(4)放射性同位素的应用与防护．①放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同．②应用：消除静电、工业探伤、作示踪原子等．③防护：防止放射性对人体组织的伤害．2．原子核的衰变(1)原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变．(2)分类α衰变：A Z X→A－4Y＋42HeZ－2β衰变：A Z X→A Z＋1Y＋0－1e(3)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．半衰期由原子核内部的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关．点拨：易错提醒(1)半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，对个别或少数原子核，无半衰期可言.(2)原子核衰变时质量数守恒，核反应过程前、后质量发生变化(质量亏损)而释放出核能.知识点二：核反应和核能1.核反应在核物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程．在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒．2．核力核子间的作用力．核力是短程力，作用范围在1.5×10－15 m之内，只在相邻的核子间发生作用．3．核能核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能．4．质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程E＝mc2，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小Δm，这就是质量亏损．由质量亏损可求出释放的核能ΔE＝Δmc2.【考点解析：重点突破】考点一：衰变和半衰期2.对半衰期的理解(1)根据半衰期的概念，可总结出公式N 余＝N 原(12)t /τ，m 余＝m 原(12)t /τ式中N 原、m 原表示衰变前的放射性元素的原子核数和质量，N 余、m 余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子核数和质量，t 表示衰变时间，τ表示半衰期．(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关． 考点二：核反应方程的书写规律总结(1)核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接．(2)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程．(3)核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒；遵循电荷数守恒．考点三：核能的产生和计算1.获得核能的途径(1)重核裂变：重核俘获一个中子后分裂成为两个中等质量的核的反应过程．重核裂变的同时放出几个中子，并释放出大量核能．为了使铀235裂变时发生链式反应，铀块的体积应大于它的临界体积．(2)轻核聚变：某些轻核结合成质量较大的核的反应过程，同时释放出大量的核能，要想使氘核和氚核合成氦核，必须达到几百万度以上的高温，因此聚变反应又叫热核反应．2．核能的计算方法(1)应用ΔE＝Δmc2：先计算质量亏损Δm，注意Δm的单位1 u＝1.66×10－27 kg,1 u相当于931.5 MeV的能量，u是原子质量单位．(2)核反应遵守动量守恒和能量守恒定律，因此我们可以结合动量守恒和能量守恒定律来计算核能．规律总结根据ΔE＝Δmc2计算核能时，若Δm以千克为单位，“c”代入3×108_m/s，ΔE的单位为“J”；若Δm以“u”为单位，则由1u c2＝931.5_MeV得ΔE＝Δm×931.5_MeV.。

《光电效应》讲义在物理学的众多奇妙现象中，光电效应无疑是一颗璀璨的明珠。

它不仅为我们揭示了光的粒子性，还为现代科技的发展奠定了坚实的基础。

让我们先来了解一下什么是光电效应。

简单来说，光电效应指的是当光照射到金属表面时，金属中的电子会吸收光子的能量而逸出金属表面的现象。

这一现象具有一些显著的特点。

首先，存在一个截止频率。

也就是说，只有当入射光的频率高于某个特定值时，才会产生光电效应。

低于这个频率，无论光的强度有多大，都不会有电子逸出。

其次，光电子的初动能与入射光的频率成正比，而与光的强度无关。

再者，光电效应是瞬间发生的，几乎没有任何延迟。

那么，为什么会出现这些奇特的现象呢？为了解释光电效应，爱因斯坦提出了光子学说。

他认为光是由一个个光子组成的，每个光子的能量与其频率成正比，即 E ＝hν ，其中 E 表示光子的能量，h 是普朗克常量，ν 是光的频率。

当光子照射到金属表面时，如果光子的能量大于金属的逸出功（使电子从金属表面逸出所需的最小能量），电子就会吸收光子的能量并逸出金属表面。

由于光子的能量取决于频率，所以只有当频率足够高时，光子的能量才能满足逸出功的要求，这就解释了截止频率的存在。

而光电子的初动能取决于吸收的光子能量与逸出功的差值。

因为光子能量由频率决定，所以光电子的初动能与频率成正比。

光电效应在实际生活中有广泛的应用。

例如，光电管就是基于光电效应制成的。

光电管能够将光信号转化为电信号，被广泛应用于自动化控制、光通信等领域。

在太阳能电池中，光电效应同样发挥着关键作用。

太阳能电池通过吸收太阳光，使电子逸出产生电流，从而实现光能到电能的转换。

此外，光电效应还在图像传感器、光电探测器等方面有着重要的应用。

总之，光电效应是物理学中一个非常重要的概念，它不仅让我们对光的本质有了更深入的理解，还推动了现代科技的快速发展。

随着科学技术的不断进步，相信光电效应在未来还会有更多令人惊喜的应用和发展。

然而，对于光电效应的研究并没有停止。

第1讲光电效应[学生用书P229]【基础梳理】一、光电效应1．定义：在光的照射下从物体发射出电子的现象(发射出的电子称为光电子)．2．产生条件：入射光的频率大于极限频率．3．光电效应规律(1)存在着饱和电流：对于一定颜色的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多．(2)存在着遏止电压和截止频率：光电子的能量只与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关．当入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应．(3)光电效应具有瞬时性：当频率超过截止频率时，无论入射光怎样微弱，几乎在照到金属时立即产生光电流，时间不超过10－9 s.二、光电效应方程1．基本物理量(1)光子的能量ε＝hν，其中h＝6.626×10－34 J·s(称为普朗克常量)．(2)逸出功：使电子脱离某种金属所做功的最小值．(3)最大初动能：发生光电效应时，金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有动能的最大值．2．光电效应方程：E k＝hν－W0．三、光的波粒二象性与物质波1．光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性．(2)光电效应说明光具有粒子性．(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性．2．物质波(1)概率波：光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，因此光波又叫概率波．(2)物质波：任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应，其波长λ＝h p，p为运动物体的动量，h为普朗克常量．【自我诊断】(1)只要光照射的时间足够长，任何金属都能发生光电效应．()(2)光电子就是光子．()(3)极限频率越大的金属材料逸出功越大．()(4)从金属表面出来的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小．()(5)入射光的频率越大，逸出功越大．()提示：(1)×(2)×(3)√(4)×(5)×(多选)(高考广东卷)在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是()A．增大入射光的强度，光电流增大B．减小入射光的强度，光电效应现象消失C．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应D．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大提示：选AD.增大入射光强度，单位时间内照射到单位面积的光电子数增加，则光电流将增大，故选项A正确；光电效应是否发生取决于照射光的频率，而与照射强度无关，故选项B错误．用频率为ν的光照射光电管阴极，发生光电效应，用频率较小的光照射时，若光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，选项C错误；根据hν－W逸＝12m v2可知，增加照射光频率，光电子的最大初动能也增大，故选项D正确．对光电效应现象的理解[学生用书P230]【知识提炼】1．与光电效应有关的五组概念对比(1)光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子．光子是光电效应的因，光电子是果．(2)光电子的初动能与光电子的最大初动能：光照射到金属表面时，电子吸收光子的全部能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功的情况，才具有最大初动能．光电子的初动能小于等于光电子的最大初动能．(3)光电流和饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关．(4)入射光强度与光子能量：入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量．(5)光的强度与饱和光电流：饱和光电流与入射光强度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的，对于不同频率的光，由于每个光子的能量不同，饱和光电流与入射光强度之间没有简单的正比关系．2．光电效应的研究思路(1)两条线索：(2)两条对应关系：光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流大；光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大．【典题例析】(多选)(2016·高考全国卷Ⅰ改编)现用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．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生[解析]根据光电效应规律，保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，则饱和光电流变大，选项A正确．由爱因斯坦光电效应方程知，入射光的频率变高，产生的光电子最大初动能变大，而饱和光电流与入射光的频率和光强都有关，选项B错误，C正确．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，当入射光的频率小于极限频率时，就不能发生光电效应，没有光电流产生，选项D错误．[答案]AC(多选)1905年是爱因斯坦的“奇迹”之年，这一年他先后发表了三篇具有划时代意义的论文，其中关于光量子的理论成功的解释了光电效应现象．关于光电效应，下列说法正确的是() A．当入射光的频率低于极限频率时，不能发生光电效应B．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比C．光电子的最大初动能与入射光的强度成正比D．某单色光照射一金属时不发生光电效应，改用波长较短的光照射该金属可能发生光电效应解析：选AD.根据光电效应现象的实验规律，只有入射光频率大于极限频率才能发生光电效应，故A、D 正确．根据光电效应方程，最大初动能与入射光频率为线性关系，但非正比关系，B错误；根据光电效应现象的实验规律，光电子的最大初动能与入射光强度无关，C错误．光电效应方程[学生用书P230]【知识提炼】1．三个关系(1)爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0.(2)光电子的最大初动能E k可以利用光电管用实验的方法测得，即E k＝eU c，其中U c是遏止电压．(3)光电效应方程中的W0为逸出功，它与极限频率νc的关系是W0＝hνc.2．四类图象(多选)(2017·高考全国卷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 为普朗克常量．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] 设该金属的逸出功为W ，根据爱因斯坦光电效应方程有E k ＝hν－W ，同种金属的W 不变，则逸出光电子的最大初动能随ν的增大而增大，B 项正确；又E k ＝eU ，则最大初动能与遏止电压成正比，C 项正确；根据上述有eU ＝hν－W ，遏止电压U 随ν增大而增大，A 项错误；又有hν－E k ＝W ，W 相同，则D 项错误．[答案] BC1．应用光电效应方程时的注意事项(1)每种金属都有一个截止频率，光频率大于这个截止频率才能发生光电效应．(2)截止频率是发生光电效应的最小频率，对应着光的极限波长和金属的逸出功，即hν0＝h cλ0＝W 0.(3)应用光电效应方程E k ＝hν－W 0时，注意能量单位电子伏和焦耳的换算(1 eV ＝1.6×10－19J)．(4)作为能量守恒的一种表达式可以定性理解方程hν＝W 0＋12m v 2的意义：即入射光子的能量一部分相当于转换在金属的逸出功上，剩余部分转化为光电子的动能．对某种金属来说W 0为定值，因而光子频率ν决定了能否发生光电效应及光电子的初动能大小．每个光子的一份能量hν与一个光电子的动能12m v 2对应．2．光电效应中有关图象问题的解题方法 (1)明确图象中纵坐标和横坐标所表示的物理量．(2)明确图象所表示的物理意义及所对应的函数关系，同时还要知道截距、交点等特殊点的意义．例如， ①E km －ν图象，表示了光电子的最大初动能E km 随入射光频率ν的变化曲线，图甲中横轴上的截距是阴极金属的极限频率，纵轴上的截距表示了阴极金属的逸出功负值，直线的斜率为普朗克常量，图象的函数式：E k ＝hν－W 0.②光电效应中的I －U 图象，是光电流强度I 随两极板间电压U 的变化曲线，图乙中的I m 是饱和光电流，U c 为遏止电压．【迁移题组】1 对E k －ν图象的理解1．(多选)如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直线与横轴的交点坐标4.27，与纵轴交点坐标0.5)．由图可知( )A ．该金属的截止频率为4.27×1014 HzB ．该金属的截止频率为5.5×1014 HzC ．该图线的斜率表示普朗克常量D ．该金属的逸出功为0.5 eV解析：选AC .图线在横轴上的截距为截止频率，A 正确、B 错误；由光电效应方程E k ＝hν－W 0，可知图线的斜率为普朗克常量，C 正确；金属的逸出功为：W 0＝hν0＝6.63×10－34×4.27×10141.6×10－19eV ≈1.77 eV ，D 错误．2 对I －U 图象的理解2．在光电效应实验中，某同学用同一光电管在不同实验条件下得到三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图所示．则可判断出( )A ．甲光的频率大于乙光的频率B ．乙光的波长大于丙光的波长C ．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D ．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光对应的光电子最大初动能解析：选B .由图象知，甲、乙光对应的遏止电压相等，由eU c ＝E k 和hν＝W 0＋E k 得甲、乙光频率相等，A 错误；丙光的频率大于乙光的频率，则丙光的波长小于乙光的波长，B 正确；由hνc ＝W 0得甲、乙、丙光对应的截止频率相同，C 错误；由光电效应方程知，甲光对应的光电子最大初动能小于丙光对应的光电子最大初动能，D 错误．3 对U c －ν图象的理解3．(2015·高考全国卷Ⅰ)在某次光电效应实验中，得到的遏止电压U c 与入射光的频率ν的关系如图所示．若该直线的斜率和截距分别为k 和b ，电子电荷量的绝对值为e ，则普朗克常量可表示为________，所用材料的逸出功可表示为________．解析：根据光电效应方程E km ＝hν－W 0及E km ＝eU c 得U c ＝hνe －W 0e ，故h e ＝k ，b ＝－W 0e ，得h ＝ek ，W 0＝－eb .答案：ek －eb光的波粒二象性 物质波[学生用书P232]【知识提炼】光既具有波动性，又具有粒子性，两者不是孤立的，而是有机的统一体，其表现规律为：1．从数量上看：个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性． 2．从频率上看：频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，越不容易看到光的干涉和衍射现象，贯穿本领越强．3．从传播与作用上看：光在传播过程中往往表现为波动性；在与物质发生作用时往往表现为粒子性． 4．波动性与粒子性的统一：由光子的能量E ＝hν，光子的动量p ＝hλ表达式也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν和波长λ.5．理解光的波粒二象性时不可把光当成宏观概念中的波，也不可把光当成宏观概念中的粒子．【跟进题组】1．(多选)(2015·高考全国卷Ⅱ改编)实物粒子和光都具有波粒二象性．下列事实中突出体现波动性的是( )A ．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样B ．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C ．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构D ．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关解析：选AC .电子束具有波动性，通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，选项A 正确；β射线在云室中高速运动时，径迹又细又直，表现出粒子性，选项B 错误；人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构，体现出波动性，选项C 正确；光电效应实验，体现的是波的粒子性，选项D 错误．2．德布罗意认为，任何一个运动着的物体，都有一种波与它对应，波长是λ＝hp ，式中p 是运动物体的动量，h 是普朗克常量．已知某种紫光的波长是440 nm ，若将电子加速，使它的德布罗意波长是这种紫光波长的1×10－4倍．求：(1)电子的动量大小．(2)试推导加速电压跟德布罗意波长的关系，并计算加速电压的大小．(电子质量m ＝9.1×10－31kg ，电子电荷量e ＝1.6×10－19C ，普朗克常量h ＝6.6×10－34J ·s ，加速电压的计算结果取一位有效数字)解析：(1)由λ＝h p 得p ＝hλ＝6.6×10－341×10－4×440×10－9 kg ·m/s＝1.5×10－23kg ·m/s .(2)eU ＝E k ＝p 22m ，又λ＝hp联立解得U ＝h 22em λ2，代入数据解得U ＝8×102V . 答案：(1)1.5×10－23kg ·m/s (2)U ＝h 22em λ2 8×102V[学生用书P232]1．(2017·高考北京卷)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 ＝10－9 m)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 ＝6.6×10－34J ·s ，真空光速c ＝3×108 m/s) ( )A ．10－21J B ．10－18J C ．10－15J D ．10－12J解析：选B .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 ＝hν＝h c λ≈2×10－18 J ，故选项B 正确．2．(高考江苏卷)已知钙和钾的截止频率分别为 7.73 ×1014 Hz 和5.44×1014 Hz ，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的( )A ．波长B ．频率C ．能量D ．动量解析：选A .根据爱因斯坦光电效应方程12m v 2m＝hν－W .由题知W 钙>W 钾，所以钙逸出的光电子的最大初动能较小．根据p ＝2mE k 及p ＝hλ和c ＝λν知，钙逸出的光电子的特点是：动量较小、波长较长、频率较小．选项A 正确，选项B 、C 、D 错误．3．(多选)(2018·河北保定模拟)如图所示，这是一个研究光电效应的电路图，下列叙述中正确的是( ) A ．只调换电源的极性，移动滑片P ，当电流表示数为零时，电压表示数为遏止电压U 0的数值 B ．保持光照条件不变，滑片P 向右滑动的过程中，电流表示数将一直增大 C ．不改变光束颜色和电路，增大入射光束强度，电流表示数会增大 D ．阴极K 需要预热，光束照射后需要一定的时间才会有光电流解析：选AC .只调换电源的极性，移动滑片P ，电场力对电子做负功，当电流表示数为零时，则有eU ＝12m v 2m ，那么电压表示数为遏止电压U 0的数值，故A 项正确；当其他条件不变，P 向右滑动，加在光电管两端的电压增加，光电子运动更快，由I ＝qt 得电流表读数变大，若电流达到饱和电流，则电流表示数不会增大，B项错误；只增大入射光束强度时，单位时间内光电子数变多，电流表示数变大，C 项正确；因为光电效应的发生是瞬间的，阴极K 不需要预热，所以D 项错误．4．小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示．已知普朗克常量h ＝6.63×10－34J ·s .(1)图甲中电极A 为光电管的________(选填“阴极”或“阳极”)；(2)实验中测得铷的遏止电压U c 与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率νc ＝________Hz ，逸出功W 0＝________J ；(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014Hz ，则产生的光电子的最大初动能E k ＝________J . 解析：(1)在光电效应中，电子向A 极运动，故电极A 为光电管的阳极．(2)由题图可知，铷的截止频率νc为5.15×1014 Hz，逸出功W0＝hνc＝6.63×10－34×5.15×1014 J≈3.41×10－19 J.(3)当入射光的频率为ν＝7.00×1014Hz时，由E k＝hν－hνc得，光电子的最大初动能为E k＝6.63×10－34×(7.00－5.15)×1014 J≈1.23×10－19 J.答案：(1)阳极(2)5.15×1014[(5.12～5.18)×1014均视为正确]3.41×10－19[(3.39～3.43)×10－19均视为正确](3)1.23×10－19[(1.21～1.25)×10－19均视为正确][学生用书P353(单独成册)](建议用时：60分钟)一、单项选择题1．入射光照到某金属表面发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，则下列说法中正确的是()A．从光照射到金属表面上到金属发射出光电子之间的时间间隔将明显增加B．逸出的光电子的最大初动能减小C．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少D．有可能不发生光电效应解析：选C.光电效应瞬时(10－9 s)发生，与光强无关，A错误；光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，入射光的频率越大，最大初动能越大，B错误；光电子数目多少与入射光的强度有关，光强减弱，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目减少，C正确；能否发生光电效应，只取决于入射光的频率是否大于极限频率，与光强无关，D错误．2．(2018·太原质检)关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是()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：选D.光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律，大量光子运动的规律表现出光的波动性，而单个光子的运动表现出光的粒子性．光的波长越长，波动性越明显，光的频率越高，粒子性越明显．而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项错误．3．在光电效应的实验结果中，与光的波动理论不矛盾的是()A．光电效应是瞬时发生的B．所有金属都存在极限频率C．光电流随着入射光增强而变大D．入射光频率越大，光电子最大初动能越大解析：选C.按照光的波动理论，电子吸收光子的能量需要时间，因此光电效应不可能瞬时发生，这与光电效应具有瞬时性矛盾；按照光的波动理论，只要有足够长的时间，电子会吸收足够的能量，克服原子的束缚成为光电子，因此所有金属均可以发生光电效应，这与光电效应有极限频率矛盾；按照光的波动理论，照射光越强，电子获得的能量越大，打出的光电子的最大初动能越大，这与光电效应中打出的光子的最大初动能与光强无关，而与照射光的频率有关矛盾；按照光的波动理论也可以得到光越强打出的光电子越多，光电流越大，因此C 项正确．4．研究光电效应电路如图所示，用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K )，钠极板发射出的光电子被阳极A 吸收，在电路中形成光电流．下列光电流I 与A 、K 之间的电压U AK 的关系图象中，正确的是( )解析：选C .由于是强度不同的光照射同种钠极板，则遏止电压相同，强度不同，饱和光电流不同．选项C 正确．5．(2017·高考上海卷)光子的能量与其( ) A ．频率成正比 B ．波长成正比 C ．速度成正比D ．速度平方成正比解析：选A .由E ＝hν＝h cλ，可见光子的能量与其频率成正比、与其波长成反比，A 正确，B 错误；由于任意能量的光子在真空中传播的速度都是相同的，故C 、D 皆错误．6．以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出．强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实．光电效应实验装置示意图如图所示．用频率为ν的普通光源照射阴极K ，没有发生光电效应，换用同样频率为ν的强激光照射阴极K ，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U ，即将阴极K 接电源正极，阳极A 接电源负极，在KA 之间就形成了使光电子减速的电场．逐渐增大U ，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U 可能是下列的(其中W 为逸出功，h 为普朗克常量，e 为电子电量)( )A ．U ＝hνe －WeB ．U ＝2hνe －WeC ．U ＝2hν－WD ．U ＝5hν2e －We解析：选B .以从阴极K 逸出的且具有最大初动能的光电子为研究对象，由动能定理得： －Ue ＝0－12m v 2m①由光电效应方程得：nh ν＝12m v 2m＋W (n ＝2，3，4，…)② 由①②式解得：U ＝nhνe －We (n ＝2，3，4，…)，故选项B 正确． 二、多项选择题7．如图所示，电路中所有元件完好，但光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过，其原因可能是( )A ．入射光太弱B ．入射光波长太长C ．光照时间短D ．电源正、负极接反解析：选BD .入射光波长太长，入射光的频率低于截止频率时，不能发生光电效应，故选项B 正确；电路中电源反接，对光电管加了反向电压，若该电压超过了遏止电压，也没有光电流产生，故选项D 正确．8．1927年戴维逊和革末完成了电子衍射实验，该实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一．如图所示的是该实验装置的简化图，下列说法正确的是( )A ．亮条纹是电子到达概率大的地方B ．该实验说明物质波理论是正确的C ．该实验再次说明光子具有波动性D ．该实验说明实物粒子具有波动性解析：选ABD .电子属于实物粒子，电子衍射实验说明电子具有波动性，说明物质波理论是正确的，与光的波动性无关，B 、D 正确，C 错误；物质波也是概率波，亮条纹是电子到达概率大的地方，A 正确．9．用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在照相底片上先后出现如图甲、乙、丙所示的图象，则( )A ．图象甲表明光具有粒子性B ．图象乙表明光具有波动性C ．用紫外线观察不到类似的图象D ．实验表明光是一种概率波解析：选ABD .图象甲曝光时间短，通过光子数很少，呈现粒子性．图象乙曝光时间长，通过了大量光子，呈现波动性，故A 、B 正确；同时也表明光波是一种概率波，故D 也正确；紫外线本质和可见光本质相同，也可以发生上述现象，故C 错误．10．(2015·高考江苏卷)波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有( ) A ．光电效应现象揭示了光的粒子性B ．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C ．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D ．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等解析：选AB .光电效应现象、黑体辐射的实验规律都可以用光的粒子性解释，选项A 正确，选项C 错误；热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性，选项B 正确；由德布罗意波长公式λ＝hp 和p 2＝2mE k知动能相等的质子和电子动量不同，德布罗意波长不相等，选项D 错误．11．(2018·北京朝阳模拟)用绿光照射一个光电管，能产生光电效应．欲使光电子从阴极逸出时最大初动能增大，可以( )A ．改用红光照射B ．改用紫光照射C ．改用蓝光照射D ．增加绿光照射时间解析：选BC .光电子的最大初动能与照射时间或照射强度无关，而与入射光子的能量有关，入射光子的能量越大，光电子从阴极逸出时最大初动能越大，所以本题中可以改用比绿光光子能量更大的紫光、蓝光照射，以增大光电子从阴极逸出时的最大初动能．12.(2018·济南模拟)如图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能E k 与入射光频率ν的关系图象．由。

有关光电效应的知识点总结一、光电效应的发现光电效应最早是由德国物理学家海因里希·赫兹于1887年首次发现。

赫兹在研究紫外线放电管时观察到了紫外线照射到金属板上时能够使金属板放出电子的现象。

之后，1905年，著名的理论物理学家阿尔伯特·爱因斯坦首次提出了光电效应的基本理论，并用量子理论进行了解释，这为光电效应的研究奠定了基础。

二、光电效应的基本原理1. 光子的能量：根据爱因斯坦提出的光电效应假设，光的能量是由基本粒子光子组成的。

光的能量与它的频率成正比，可以用公式E=hf表示，其中E为光子能量，h为普朗克常数，f为光的频率。

光子的能量越大，光子对金属板产生光电效应的可能性也越大。

2. 电子释放：当光照射到金属表面时，金属中的电子可以吸收光的能量，吸收能量超过金属中的束缚能量时，电子就会脱离金属表面成为自由电子，并具有动能。

这就是光电效应中电子释放的基本机制。

3. 光电子动量守恒：在光电效应中，光子与金属中的电子发生相互作用，根据动量守恒定律，光子的动量要等于产生的电子的动量。

因此，当光子的能量大于金属中电子的最小能量时，光电效应才会发生。

三、光电效应的相关定律1. 色散关系：在光电效应中，根据能量守恒定律，光的频率和光子的能量成正比。

当光的频率增大时，光子的能量也会增大。

这个关系被称为光电效应的色散关系。

2. 光阈频率：光电效应的实验表明，对于不同的金属而言，存在一个最小的光频率，称为光电效应的阈频率。

当光的频率大于阈频率时，光电效应才会发生。

3. 光电子最大动能：根据动能定律，光电效应中电子的最大动能等于光子的能量减去金属中的功函数。

这一定律为Kmax=hν-Φ，其中Kmax为光电子的最大动能，h为普朗克常数，ν为光的频率，Φ为金属的功函数。

四、光电效应的应用1. 光电池：光电效应被广泛应用于太阳能电池中。

太阳能电池利用光电效应将太阳光转化为电能，实现了太阳能的有效利用。

光电池对于实现可再生能源的利用和减少化石能源消耗具有重要意义。

光电效应知识点总结复习-V1
光电效应是现代物理学的重要分支，它是指当一个物质被光线照射时，会发生电荷的转移现象。

以下是光电效应的知识点总结复习。

一、光电效应的基本概念
1. 光电效应的定义。

2. 光电效应的发现者和研究历程。

3. 光电效应的基本模型，包括基本结构、光源、探测器等。

4. 光电效应现象的观察结果和解释。

二、光电效应的关键特征
1. 光电效应的光子性质：波粒二象性。

2. 光电效应的能量转移特征：电子从光子中吸收能量。

3. 光电效应的电子发射特点：最大动能范围。

三、光电效应的重要参数
1. 入射光子的能量和波长。

2. 材料的电子结构特性。

3. 外加电场强度和方向。

4. 充电时间和充电量。

四、光电效应的应用与发展
1. 光电效应在电子学、材料科学等领域的应用，如光电二极管、太阳
能电池等。

2. 光电效应在新物理学领域的发展，如光电晶体、弱光显微技术等。

3. 新技术和新领域中存在的挑战，如实验条件的限制、材料的选择等。

综上所述，光电效应是光学和电子学的交叉学科，其深奥的理论和广
泛的应用价值值得我们好好学习和探索。

希望通过本文的介绍与分析，能够使大家对于光电效应的基本原理、关键特征、重要参数以及应用
与发展等方面有更全面、深入的理解和认识。

《光电效应》知识清单一、什么是光电效应光电效应是指当光照射到金属表面时，金属中的电子会吸收光子的能量而从金属表面逸出的现象。

这个现象看起来简单，但却蕴含着深刻的物理原理。

比如，我们用一束特定频率的光照射一块金属板，在一定条件下，就会有电子从金属板表面飞出来。

二、光电效应的实验现象在研究光电效应的实验中，我们观察到了一些有趣且关键的现象：1、存在截止频率只有当入射光的频率大于某个特定值（称为截止频率）时，才会发生光电效应。

低于这个频率，无论光的强度多大，都不会有电子逸出。

2、光电子的瞬时发射当光照射到金属表面时，光电子几乎是瞬间发射出来的，时间间隔非常短，通常在纳秒甚至更短的量级。

3、光电流与光强的关系在发生光电效应的前提下，光电流的强度与入射光的强度成正比。

也就是说，光越强，产生的光电流越大。

4、光电子的最大初动能与入射光频率的关系光电子的最大初动能与入射光的频率有关，而与光的强度无关。

入射光的频率越高，光电子的最大初动能越大。

三、光电效应的经典解释与困难在光电效应被发现之初，人们试图用经典电磁理论来解释它。

经典电磁理论认为，光的能量是连续分布在波阵面上的，入射光的强度越大，能量就越大，电子吸收足够的能量后就能逸出。

然而，这种解释遇到了几个难以克服的困难：1、按照经典理论，无论入射光的频率多低，只要光强足够大，电子就能积累足够的能量逸出。

但实际上存在截止频率。

2、经典理论无法解释光电子的瞬时发射。

因为按照它的观点，电子需要积累能量，这需要一定的时间，而不应该是瞬间发生的。

四、爱因斯坦的光子假说为了解决光电效应的困惑，爱因斯坦提出了光子假说。

他认为，光不是连续的波，而是由一个个不可分割的光子组成的。

每个光子的能量 E 与光的频率ν 成正比，即 E ＝hν ，其中 h 是普朗克常量。

当光子照射到金属表面时，电子一次性吸收一个光子的能量。

如果这个能量大于电子逸出金属表面所需的逸出功 W₀，电子就会逸出，并且具有一定的动能。