第十三章 第2讲 光电效应 波粒二象性

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1、第2讲　光电效应　波粒二象性1.在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图1所示．则可判断出(　　)．图1A．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的光电子最大初动能解析　由于是同一光电管，因而不论对哪种光，极限频率和逸出功都相同，对于甲、乙两种光，反向截止电压相同，因而频率相同，A项错误；丙光对应的反向截止电压较大，因而丙光的频率较高，波长较短，对应的光电子的最大初动能较大，故C、D均错，只有B项正确．答案　B2

2、.太阳能光电直接转换的基本原理是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能．如图2所示是测定光电流的电路简图，光电管加正向电压．图2(1)说出电源和电流表的正、负极．(2)入射光应照射在________极上．(3)若电流表读数是10μA，则每秒钟从光电管阴极发射出的光电子数至少是________个．解析　(1)电源左边为正极，右边为负极，电流表是上边正极下边负极．(2)入射光应照射到阴极板上，即题图中的B极．(3)q＝It＝10×10－6×1C＝10－5C，而n＝，所以每秒发射出6.25×1013个光电子．答案　(1)电源左边为正极，右边为负极　电流表是上边正极下边负极　(2)B

3、　(3)6.25×10131.用不同频率的光照射某金属产生光电效应，测量金属的遏止电压Uc与入射光频率ν，得到Ucν图象如图7所示，根据图象求出该金属的截止频率νc＝________Hz，普朗克常量h＝________J·s.(已知电子电荷量e＝1.6×10－19C)图3解析　由题图线可知νc＝5.0×1014Hz，又eUc＝hν－W0，所以Uc＝ν－.结合图线可得k＝＝V/Hz，h＝J·s＝6.4×10－34J·s.答案　5.0×1014　6.4×10－344．在光电效应实验中，某金属截止频率相应的波长为λ0，该金属的逸出功为________．若用波长为λ(λ<λ0)的单色光

4、做该实验，则其遏止电压为______．已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e、c和h.解析　由波长、频率、波速的关系知，该金属的极限频率为ν0＝，故该金属的逸出功为hν0＝.设遏止电压为Uc，则eUc＝－，解得Uc＝·.答案　　·(写为·也可)5.爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖．某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系如图4所示，其中ν0为极限频率．从图中可以确定的是________．(填选项前的字母)图4A．逸出功与ν有关B．Ekm与入射光强度成正比C．当ν＜ν0时，会逸出光电子D．图中直线的斜率

5、与普朗克常量有关解析　金属的逸出功由金属本身决定，与入射光的频率无关，A错；由Ekm＝hν－hν0可知，Ekm与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，B错；当入射光的频率小于极限频率时不会发生光电效应，不会逸出光电子，C错；由Ekm＝hν－hν0可知图线的斜率与普朗克常量有关，D对．答案　D6．如图5所示，当电键S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．图5(1)求此时光电子的最大初动能的大小．(2)求该阴极材料的逸

6、出功．解析　设用光子能量为2.5eV的光照射时，光电子的最大初动能为Ek，阴极材料逸出功为W0，当反向电压达到U＝0.60V以后，具有最大初动能的光电子达不到阳极，因此eU＝Ek由光电效应方程得：Ek＝hν－W0由以上两式得：Ek＝0.6eV，W0＝1.9eV.答案　(1)0.6eV　(2)1.9eV