大学物理2,19.第十九章思考题

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1、1、用频率为n1的单色光照射某一种金属时，测得光电子的最大动能为EK1；用频率为n2的单色光照射另一种金属时，测得光电子的最大动能为EK2。如果EK1>EK2，那么n1与n2的关系如何？【答案：n1可能大于n2，也可能小于n2】解：依题意，得两种情况下的爱因斯坦光电效应方程分别为由于EK1>EK2，因此由此解得可见，如果W1>W2，则n1>n2，但是如果W1

2、光电效应方程得由此解得入射光的波长为3、在均匀磁场B内放置一张很薄的金属片，其红限波长为l0。用某种单色光照射，发现有电子放出，有一些光电子在垂直于磁场的平面内作半径为R的圆周运动。已知电子的质量为m，其电荷的绝对值为e。则照射光光子的能量是多少？【答案：】解：由电子在均匀磁场中作圆周运动的半径公式得电子的动量为因此光电子的动能为由爱因斯坦光电效应方程得照射光光子的能量为4、用频率为n的单色光照射某种金属时，逸出光电子的最大动能为EK；如果改用频率为2n的单色光照射这种金属时，逸出光电子的最大动能变为多少？【答案：】解：对两种情况应于爱因斯坦光电效应方程，分别为以上两式相减即

3、得用频率为2n的单色光照射这种金属时，逸出光电子的最大动能为5、用频率为n1和n2的两种单色光，先后照射同一种金属时均能产生光电效应。已知这种金属的红限为n0，测得两次照射时的遏止电压

4、U02

5、=2

6、U01

7、，则这两种单色光的频率关系如何？【答案：】解：由于

8、U02

9、=2

10、U01

11、，而EK=e

12、U0

13、，因此由爱因斯坦光电效应方程得两种情况下光电子的最大初动能分别为因此由此解得这两种单色光的频率之间的关系为6、在光电效应中发射的光电子最大初动能随入射光频率n的变化关系如图19-8所示。由这个曲线怎样求出普朗克常数？【答案：】nO图19-8BDAC解：由爱因斯坦光电效应方程解得可

14、见，图19-8中直线AC的斜率就等于普朗克常数h。即7、在光电效应实验中，测得某金属的遏止电压

15、U0

16、与入射光频率n的关系曲线如图19-9所示，该金属的红限和逸出功分别等于多少？【答案：5×1014Hz；2eV】n(1014Hz)O图19-92-2510解：在爱因斯坦光电效应方程中由此解得金属的遏止电压与入射光频率的关系为可见，当

17、U0

18、=0时的频率值就是金属的红限，因此仅从图形的角度而言，当n=0时

19、U0

20、=-2V。而由公式可以得出，当n=0时hn0=-e

21、U0

22、，而逸出功W=hn0，因此8、保持光电管上的电压不变，如果入射单色光的光强增大，则从阴极逸出的光电子的最大初动能

23、E0和飞到阳极的电子的最大动能EK如何变化？【答案：E0和EK都不变化】解：由爱因斯坦光电效应方程可知，从阴极逸出的光电子的最大初动能E0与入射单色光的频率n和被照射金属的逸出功W有关。“入射单色光的光强增大”的意思是说入射光的频率不变而光子数量增加，因此光电子的最大初动能E0不发生变化。设光电管的管电压为U，则飞到阳极的电子的最大动能为由于管电压U、入射单色光的频率n和被照射金属的逸出功W都不变，因此飞到阳极的电子的最大动能EK也不变。9、以下是一些材料的逸出功：铍3.9eV、钯5.0eV、铯1.9eV、钨4.5eV。如果要制造能在可见光下工作的光电管，应该选择这些材料中的

24、那一种？【答案：铯】解：可见光的红光和紫光的光子能量分别为即可见光光子能量的范围为1.63～3.11eV。产生光电效应的条件是入射光子的能量大于或等于材料的逸出功，在题中的几种材料中只有铯满足这个条件，因此应该选择铯作为可见光下工作的光电材料。10、某种金属产生光电效应的红限波长为l0，以波长为l(l

25、应的遏止电压的大小等于多少？从钾表面发射出的电子的最大速度等于多少？【答案：1.45V；7.14×105m/s】解：光电子的最大初动能与遏止电压的关系为将该式代入光电效应方程中得光电效应的遏止电压的大小为由爱因斯坦光电效应方程直接解得从钾表面发射出的电子的最大速度为12、一台无线电接收机接收到频率为108Hz的电磁波的功率为1mW，则每秒接收到的光子数等于多少？【答案：1.51×1019】解：无线电接收机每秒接收到的光子数为1、在康普顿散射中，反冲电子的速度为光速的0.6倍，则因散射使电子获得的能量是其