著名机构高二物理春季班讲义第8讲光电效应
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1、第8讲 光电效应温故知新基础训练1. 在演示光电效应的实验中,原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连,用紫外线灯照射锌板时,验电器的指针就张开一个角度,如图所示。这时A锌板带正电,指针带负电B锌板带正电,指针带正电C锌板带负电,指针带正电D锌板带负电,指针带负电【答案】 B2. 关于光电效应,下列说法正确的是A极限频率越大的金属材料逸出功越大B只要光照射的时间足够长,任何金属都能产生光电效应C从金属表面出来的光电子的最大初动能越大,这种金属的逸出功就越小D入射光的光强一定时,频率越高,单位时间内逸出的光电子数就越多【答案】 A3. 在光电效应实验中,下述结论中正确的是A发生光电效应时,使入射光的
2、强度增大,单位时间内产生的光电子数也随之增加B发生光电效应时,使入射光的波长减小,有可能不产生光电子C紫光照射能产生光电子,则射线照射一定能产生光电子D发生光电效应时,使入射光的频率增大,产生的光电子最大初动能也一定增大【答案】 ACD4. 某光电管的阴极是用金属钾制成的,它的逸出功为,现用波长为的紫外线照射该阴极,由以上条件我们可以求得钾的极限频率和该光电管发射光电子的最大初动能分别是A, B,C, D,【答案】 B5. 分别用波长为和的单色光照射同一金属板,发出的光电子的最大初动能之比为以表示普朗克常量,表示真空中的光速,则此金属板的逸出功为A B C D【答案】 D8.1 光电效应探究知
3、识点睛我们在寒假的课程中已经学习过光电效应的相关内容,但是当时有关的实验规律是作为结论直接告诉大家的。下面我们通过实验再来研究光电效应。1光电效应实验规律 用如图所示的电路可以研究光电效应中电子发射的情况与照射光的强弱、光的颜色(频率)等物理量之间的关系。阴极和阳极是密封在真空玻璃管中的两个电极,在受到光照射时能够发射光电子。与之间电压的大小可以调整,电源的正负极也可以对调。电源按图示极性连接时,阳极吸收阴极发出的光电子,在电路中形成光电流。 存在饱和电流在光照条件不变的情况下,随着所加电压的增大,光电流趋于一个饱和值。也就是说,在电流较小时电流随着电压的增大而增大;但当电流增大到一定值之后,
4、即使电压再增大,电流也不会增大了,如图所示。这说明,在一定的光照条件下,单位时间内阴极发射的光电子的数目是一定的,电压增加到一定值时,所有光电子都被阳极吸收,这时即使再增大电压,电流也不会增大。在光的颜色不变的情况下,入射光越强,饱和电流越大。这表明对于一定颜色的光,入射光越强,单位时间内发射的光电子数越多。 存在遏止电压和截止频率当所加电压为0时,电流并不为0。只有施加反向电压,也就是阴极接电源正极、阳极接电源负极,在光电管两极间形成使电子减速的电场,电流才有可能为0。使光电流减小到0的反向电压称为遏止电压。遏止电压的存在意味着光电子具有一定的初速度,初速度的上限应该满足以下关系:实验表明,
5、对于一定颜色(频率)的光,无论光的强弱如何,遏止电压都是一样的。光的频率改变时,遏止电压也会改变,如上图所示。这表明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。从实验中还可以看到,当入射光的频率减小到某一数值时,即使不施加反向电压也没有光电流,这表明已经没有光电子了。称为截止频率或极限频率。这就是说,当入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应,不同金属的截止频率不同。 当频率超过介质频率时,无论入射光怎样微弱,几乎在照到金属时立即产生光电流。精确测量表明产生电流的时间不超过。光子理论对光电效应的解释,我们已经在寒假中学习过,下面我们再进行一下简单的总结。2光子说对光电效应的解释按照
6、爱因斯坦的理论,在光电效应中,金属中的电子吸收一个光子获得的能量是,这些能量的一部分用来克服金属的逸出功,剩下的表现为逸出后电子的初动能,即爱因斯坦的光电效应方程。 对于同种颜色的光,光强较强时,包含的光子数较多,照射金属时产生的光电子较多,因而饱和电流较大。 只有当时,才有光电子逸出,就是光电效应的截止频率。 电子一次性吸收光子的全部能量,不需要积累能量的时间,光电流自然几乎是瞬时产生的。3光电管光电管是利用光电效应把光信号转化为电信号的光电器件,主要由密封在真空玻璃管内的阴极和阳极组成,如图(a)所示。表面镀有碱金属的阴极在光的照射下发射出光电子,这些电子被阳极收集,在回路中形成电流,为了
7、增强光电流,采取图(b)所示的电路,在光电管两极加上正向电压,这样在电阻两端会输出一个随着光的强弱而变化的电压,把光信号变成了电信号。光电管主要应用于各种自动化控制、光纤通信、太阳能电池等。例题精讲例题说明:春季所选题目主要结合光电流、电路、图象考察光电效应。例1结合电路图考察截止频率;例2结合电路考察光电效应方程;例3、例4考察光电流图象,其中例3与知识点睛部分讲述的图象相同,难度不大,例4需要自己分析;例5考察最大初动能与频率的图象,难题突破部分的例13实质上考察同样的图像,难度比较大,本题可以作为例13的铺垫,老师可灵活处理;另外,难题突破部分的例12也考察光电效应中涉及的图象问题,供老
8、师选用。例6、例7结合了平行板电容等电学知识进行考察。【例1】 用如图所示的光电管研究光电效应的实验中,用某种频率的单色光照射光电管阴极,电流计的指针发生偏转。 而用另一频率的单色光照射光电管阴极时,电流计的指针不发生偏转,那么A光的波长一定大于光的波长B增加光的强度可能使电流计的指针发生偏转C用光照射光电管阴极时通过电流计的电流是由到D只增加光的强度可使通过电流计的电流增大【答案】 D【例2】 如图,当电键K断开时,用光子能量为的一束光照射到阴极,发现电流表读数不为零。合上电键,调节滑线变阻器,发现当电压表读数小于时,电流表读数仍不为零;当电压表读数大于或等于时,电流表读数为零。由此可知阴极
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- 著名 机构 物理 春季班 讲义 光电效应
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