版物理新导学笔记选修35第17章2Word下载.docx
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（1）光电子的最大初动能是多少？
遏止电压为多少？
（2）光电管阴极的逸出功又是多少？
（3）当滑动触头向a端滑动时，光电流变大还是变小？
（4）当入射光的频率增大时，光电子最大初动能如何变化？
遏止电压呢？
答案
（1）1.7eV1.7V
（2）W0＝hν－Ek＝2.75eV－1.7eV＝1.05eV
（3）变大（4）变大变大
1．光子说：
在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光的能量子，简
－34
称光子，光子的能量ε＝hν.其中h＝6.63×
10
Js·
，称为普朗克常量．
2．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
具有的动能的最大值．
3．遏止电压与截止频率
（1）遏止电压：
使光电流减小到零的反向电压Uc.
（2）截止频率：
能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率（又叫极限频
率）．不同的金属对应着不同的极限频率．
4．光电效应方程
（1）表达式：
hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0.
（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Ek.
（3）光电效应方程说明了产生光电效应的条件
W0
若有光电子逸出，则光电子的最大初动能必须大于零，即Ek＝hν－W0>
0，亦即hν>
W0，ν>
h
＝νc，而νc＝
h
就是光电效应的截止频率．
5．Ek－ν图线
如图3所示是光电子最大初动能Ek随入射光频率ν的变化图线．横轴上的截距是截止频率（或
极限频率）；
纵轴上的截距是逸出功的负值；
斜率为普朗克常量．
图3
*三、康普顿效应
[导学探究]太阳光从小孔射入室内时，我们从侧面可以看到这束光；
白天的天空各处都是
亮的；
宇航员在太空中会发现尽管太阳光耀眼刺目，其他方向的天空却是黑的，为什么？
答案在地球上存在着大气，太阳光经大气中微粒散射后传向各个方向，而在太空中的真空
环境下光不再散射，只向前传播．
1．光的散射
光在介质中与物质微粒相互作用，因而传播方向发生改变，这种现象叫做光的散射．
2．康普顿效应
美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波
长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应．
3．康普顿效应的意义
康普顿效应表明光子除了具有能量之外，还具有动量，深入揭示了光的粒子性的一面．
4．光子的动量
h
（1）表达式：
p＝.λ
（2）说明：
在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，要把一部分动量转移给电子，
光子的动量变小．因此，有些光子散射后波长变大．
一、光电效应现象及其实验规律
转化为
1．光电效应的实质：
光现象―――→
电现象．
2．光电效应中的光包括不可见光和可见光．
3．光电子：
光电效应中发射出来的电子，其本质还是电子．
4．能不能发生光电效应由入射光的频率决定，与入射光的强度无关．
5．发生光电效应时，产生的光电子数与入射光的频率无关，与入射光的强度有关．
6．光电效应与光的电磁理论的矛盾
按光的电磁理论，应有：
（1）光越强，光电子的初动能越大，遏止电压与光的强弱有关．
（2）不存在截止频率，任何频率的光都能产生光电效应．
（3）在光很弱时，放出电子的时间应远大于10
s.
例1（多选）如图4所示，当用一束紫外线照射装在原来不带电的验电器金属球上的锌板时，
发生了光电效应，这时发生的现象是（）
图4
A．有正离子从锌板上飞出来
B．有电子从锌板上飞出来
C．验电器内的金属箔带正电
D．锌板吸收空气中的正离子
答案BC
解析紫外线照射锌板，发生光电效应，此时锌板中有电子逸出，故选项A错误，选项B正
确；
锌板失去电子带正电，因此验电器内的金属箔带正电，选项C正确，选项D错误．
例2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．减小入射光的强度，光电效应现象消失
B．增大入射光的强度，光电流增大
C．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应
D．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
答案B
解析发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，能否发生光电效应，与入
射光的强度无关，与光照时间也无关，当发生光电效应时，增大入射光的强度，则光电流会
增大，故A错误，B正确；
改用频率小于ν的光照射，若仍大于金属的极限频率，则还能发
生光电效应，故C错误；
根据光电效应方程知，Ek＝hν－W0，入射光的频率越高，光电子最
大初动能越大，但不是正比关系，故D错误．
例3利用光电管研究光电效应实验如图5所示，用频率为ν的可见光照射阴极K，电流表
中有电流通过，则（）
图5
A．用紫外线照射，电流表不一定有电流通过
B．用红光照射，电流表一定无电流通过
C．用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头移到A端时，电流表中一定无电
流通过
D．用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头向B端滑动时，电流表示数可能
不变
答案D
解析因紫外线的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照射时，电流表中一定有电流通过，
选项A错误；
因不知阴极K的截止频率，所以用红光照射时，也可能发生光电效应，选项B
错误；
即使UAK＝0，电流表中也可能有电流通过，选项C错误；
当滑动触头向B端滑动时，
UAK增大，阳极A吸收光电子的能力增强，光电流会增大，当所有光电子都到达阳极A时，
电流达到最大，即饱和电流．若在滑动前，电流已经达到饱和电流，那么即使增大UAK，光
电流也不会增大，选项D正确．
二、光电效应方程的理解与应用
1．光电效应方程实质上是能量守恒方程
（1）能量为ε＝hν的光子被电子所吸收，电子把这些能量的一部分用来克服金属表面对它的吸
引，另一部分就是电子离开金属表面时的动能．
（2）如果克服吸引力做功最少为W0，则电子离开金属表面时动能最大为Ek，根据能量守恒定
律可知：
Ek＝hν－W0.
2．光电效应规律中的两条线索、两个关系：
（1）两条线索：
（2）两个关系：
光照强度大→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→产生光电子的最大初动能大．
例4如图6所示，当电键K断开时，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极P，发现电流
表读数不为零．合上电键，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数
仍不为零．当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零．由此可知阴极材料的逸出
功为（）
图6
A．1.9eVB．0.6eV
C．2.5eVD．3.1eV
答案A
解析由题意知光电子的最大初动能为
Ek＝eUc＝0.60eV
所以根据光电效应方程Ek＝hν－W0可得
W0＝hν－Ek＝（2.5－0.6）eV＝1.9eV.
例5（2017·
南京市、盐城市高三第一次模拟）光照射某金属产生光电效应时，实验测得光电
子最大初动能与照射光频率的关系图象如图7所示，其中图线与横轴交点坐标为ν0，则该金
属的逸出功为________．用一束波长范围为λ1～λ2（λ1<
λ2）的光照射该金属时产生光电效应，
则光电子的最大初动能最大为________．已知普朗克常量为h，光在真空中的传播速度为c.
图7
c答案hν0h－hν0λ1
解析由爱因斯坦光电效应方程，可知Ek＝hν－W0＝hν－hν0.由题图可知Ek－ν图线的横截
距为ν0，所以W0＝hν0.波长越短，光子频率越高，光电子的最大初动能越大，所以波长为λ1
c
的光照射该金属产生的光电子的最大初动能最大，即Ekm＝h－hν0.
λ1
1．逸出功W0对应着某一截止频率νc，即W0＝hνc，只有入射光的频率ν≥νc时才有光电子逸
出，即才能发生光电效应．
2．对于某一金属（νc一定），入射光的频率决定着能否产生光电效应及光电子的最大初动能，
而与入射光的强度无关．
3．逸出功和截止频率均由金属本身决定，与其他因素无关．
1．（光电效应现象）（多选）如图8所示，用弧光灯照射擦得很亮的锌板，验电器指针张开一个
角度，则下列说法中正确的是（）
图8
A．用紫外线照射锌板，验电器指针会发生偏转
B．用红光照射锌板，验电器指针一定会发生偏转
C．锌板带的是负电荷
D．使验电器指针发生偏转的是正电荷
答案AD
2．（光电效应方程的应用）利用如图9甲所示的实验装置研究光电效应现象．当用不同的A、
B两种光分别照射到光电管上时，测得电流计上的示数随电压变化的图象如图乙所示．已知
A光的光子能量为5eV，则
图9
（1）A光照射时射出的光电子的最大初动能为______eV.
（2）金属的逸出功为________eV.
（3）A光的频率________B光的频率．（填“大于”“等于”或“小于”）．
答案
（1）2
（2）3（3）小于
解析
（1）A光照射后遏止电压为－2V，根据动能定理知－eUc＝
1
2，则光电子最大初动
2mv
m
能为Ek＝2eV
（2）根据光电效应方程知Ek＝hν－W0，解得金属的逸出功为W0＝hν－Ek＝5eV－2eV＝3eV.
（3）由题图乙可知，B光照射后遏止电压较大，则B光照射后光电子的最大初动能较大，逸出
功相等，根据光电效应方程知，A光的频率小于B光的频率．
3．（光电效应方程的应用）几种金属的逸出功W0见下表：
金属钨钙钠钾铷
W0（×
10－19J）7.265.123.663.603.41
用一束可见光照射上述金属的表面，请通过计算说明哪些能发生光电效应．已知该可见光的
波长范围为4.0×
10－7～7.6×
－7～7.6×
－7
－34
m，普朗克常量h＝6.63×
10
.
答案钠、钾、铷能发生光电效应
hc解析光子的能量E＝λ
7m，则E≈5.0×
10－19J取λ＝4.0×
10－
根据E>
W0可以判断，钠、钾、铷能发生光电效应．
考点一光电效应现象及规律的理解
1．对于任何一种金属，能发生光电效应的条件是（）
A．入射光的强度大于某一极限强度
B．入射光的波长大于某一极限波长
C．入射光照射时间大于某一极限时间
D．入射光的频率不低于某一极限频率
2．如图1所示，在研究光电效应的实验中，发现用一定频率的A单色光照射光电管时，电
流表指针会发生偏转，而用另一频率的B单色光照射光电管时不发生光电效应，则（）
A．A光的强度大于B光的强度
B．B光的频率大于A光的频率
C．用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是由a流向b
D．用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是由b流向a
答案C
解析根据产生光电效应的条件可知选项A、B错误；
电流的方向与正电荷的移动方向相同，
与负电荷移动的方向相反，故选项C正确，D错误．
3．（多选）如图2所示是某金属在光的照射下，光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系
图象，由图象可知（）
A．该金属的逸出功等于E
B．该金属的逸出功等于hν0
C．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为2E
D．该图线的斜率表示普朗克常量
答案ABD
解析根据光电效应方程Ek＝hν－W0知，该金属的逸出功等于E，最大初动能与入射光的频
率成一次函数关系，图线的斜率表示普朗克常量，当最大初动能为零时，入射光子的能量等
于逸出功的大小，为hν0，当入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为E，故A、
B、D正确，C错误．
4．研究光电效应的电路如图3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UAK的关系图象中，正确的是（）
解析用频率相同的光照射同一金属时，发射出的光电子的最大初动能相同，所以遏止电压
相同；
饱和电流与光的强度有关，光的强度越大，饱和电流越大，故选项C正确．
考点二光电效应方程及应用
5．（多选）在光电效应实验中，用同一种单色光，先后照射锌和银的表面，都能发生光电效应
现象．对于这两个过程，下列四个物理量中，一定不同的是（）
A．单位时间逸出的光电子数
B．遏止电压
C．饱和光电流
D．光电子的最大初动能
答案BD
解析同一束光照射不同的金属，一定相同的是入射光的光子能量，不同的金属，逸出功不
同，根据Ek＝hν－W0和Ek＝eUc可知，最大初动能不同，则遏止电压不同；
同一束光照射，
光中的光电子数目相等，所以饱和光电流是相同的．
6．分别用波长为λ和
2
3
λ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1∶2，
以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为（）
hc3hc3hc2hλA.2λB.
2λC.4λD.
解析根据光电效应方程得Ek1＝h－W0①
λ
Ek2＝h－W0②
又Ek2＝2Ek1③
hc联立①②③得W0＝，A正确．2λ
7．（多选）如图4所示的装置用来研究光电效应现象，当用光子能量为2.5eV的光照射到光电
管上时，电流表G的读数为0.2mA，移动变阻器的触头c，当电压表的示数大于或等于0.7V
时，电流表示数为0，则（）
图4
A．光电管阴极的逸出功为1.8eV
B．开关S断开后，没有电流流过电流表G
C．改用光子能量为1.5eV的光照射，电流表G也有电流，但电流较小
D．光电子的最大初动能为0.7eV
解析该装置所加的电压为反向电压，发现当电压表的示数大于或等于0.7V时，电流表示
数为0，则知光电子的最大初动能为0.7eV，根据光电效应方程Ek＝hν－W0得，逸出功W0
＝1.8eV，故A、D正确；
当开关S断开后，用光子能量为2.5eV的光照射到光电管上时发
生了光电效应，有光电子逸出，则有电流流过电流表，故B错误；
改用光子能量为1.5eV的
光照射，由于光子的能量小于逸出功，所以不能发生光电效应，无光电流，故C错误．
8．用频率为ν的光照射光电管阴极时，产生的光电流随阳极与阴极间所加电压的变化规律如
图5所示，Uc为遏止电压．已知电子电荷量为－e，普朗克常量为h，则光电子的最大初动能
为________，该光电管发生光电效应的极限频率为________．
答案eUcν－
eUc
解析
（1）由动能定理及Uc为遏止电压可知，电子的最大初动能Ek＝eUc
（2）根据光电效应方程，Ek＝hν－hν0；
所以ν0＝ν－h.
9．（2017南·
通市、泰州市高三调研）一铜板暴露在波长为λ的紫外线中，观测到有电子从铜板
表面逸出，在铜板所在空间加一方向垂直于板面、大小为E的匀强电场时，电子能运动到距
板面的最大距离为d.已知真空中的光速为c，普朗克常量为h，电子电荷量为e，求：
（1）入射光光子的能量；
（2）铜板的极限频率．
答案
（1）
hc
（2）
ceEd
－
解析
（1）入射光光子的能量E0＝
（2）由功能关系可知光电子的最大初动能Ekm＝eEd.
设铜板的极限频率为ν0，则E0＝hν0＋Ekm，
ceEd解得ν0＝－λ
h.
10.如图6所示为金属A和B的遏止电压Uc和入射光频率ν的关系图象，由图可知金属A的
截止频率________（填“大于”“小于”或“等于”）金属B的截止频率；
如果用频率为
5.5×
14Hz的入射光照射两种金属，从金属________（填“A”或“B”）逸出的光电子的最大
初动能较大．
答案小于A
解析根据爱因斯坦光电效应方程得Uce＝hν－W0.整理得Uc＝
hW0
ν－
，Uc＝0对应的频率vc
ee
即为截止频率．从题图可以看出Uc＝0的点就是直线与横轴的交点，即金属A的截止频率小
于金属B的截止频率；
则金属A的逸出功小于金属B的逸出功．因Ek＝hν－W0，所以如果
14Hz的入射光照射两种金属，从金属A逸出的光电子的最大初动能较大．用频率为5.5×
11．铝的逸出功为4.2eV，现用波长为200nm的光照射铝的表面．已知h＝6.63×
10J·
s，
求：
（1）光电子的最大初动能；
（2）遏止电压；
（3）铝的截止频率．
－19
答案
（1）3.225×
J
（2）2.016V
（3）1.014×
15Hz
解析
（1）根据光电效应方程Ek＝hν－W0有
Ek＝
－W0＝
34×
3.0×
108
11.×
－19J＝3.225×
10－19J
－9J－4.2×
1.6×
200×
（2）由Ek＝eUc可得
Uc＝
Ek
＝
e
19
5.6×
19V≈2.016V.
×
（3）由hνc＝W0知
4.2×
15
νc＝34Hz≈1.014×
6.63×
Hz.
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