
1.光電效應(yīng)現(xiàn)象在光的照射下,金屬中的 從表面逸出的現(xiàn)象,發(fā)射出來的電子叫 .2.光電效應(yīng)的產(chǎn)生條件入射光的頻率 金屬的極限頻率.3.光電效應(yīng)規(guī)律(1)每種金屬都有一個(gè)極限頻率,入射光的頻率必須 這個(gè)極限頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng).(2)光電子的最大初動(dòng)能與入射光的 無關(guān),只隨入射光頻率的增大而 .(3)光電效應(yīng)的發(fā)生幾乎是瞬時(shí)的,一般不超過10-9 s.(4)當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí),飽和光電流的大小與入射光的強(qiáng)度成 .
自測(cè)1 用一束單色光照射A、B兩種金屬,若照射A得到光電子的最大初動(dòng)能比照射B得到光電子的最大初動(dòng)能大.則A.若增大光照強(qiáng)度,則光電子的最大初動(dòng)能增大B.金屬A的逸出功比金屬B的逸出功大C.金屬A的截止頻率比金屬B的截止頻率低D.得到的光電子在真空中運(yùn)動(dòng)的速度為光速
解析 根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0=hν-h(huán)νc,由題意可知金屬A的逸出功比金屬B的逸出功小,金屬A的截止頻率比金屬B的截止頻率低,增大光照強(qiáng)度,單色光的頻率不變,則光電子的最大初動(dòng)能不變,得到的光電子在真空中運(yùn)動(dòng)的速度小于光速,故C正確,A、B、D錯(cuò)誤.
1.光子說:在空間傳播的光不是連續(xù)的,而是一份一份的,每一份叫做一個(gè)光子,光子的能量ε= .2.逸出功W0:電子從金屬中逸出所需做功的 .3.最大初動(dòng)能:發(fā)生光電效應(yīng)時(shí),金屬表面上的 吸收光子后克服原子核的引力逸出時(shí)所具有的動(dòng)能的最大值.4.光電效應(yīng)方程(1)表達(dá)式:hν=Ek+W0或Ek= .(2)物理意義:金屬表面的電子吸收一個(gè)光子獲得的能量是hν,這些能量的一部分用來克服金屬的逸出功W0,剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的 .
自測(cè)2 已知某種金屬的極限頻率為νc,現(xiàn)用頻率為3νc的光照射此金屬板,所產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能為(h為普朗克常量)A.4hνc B.3hνc C.2hνc D.hνc
解析 該金屬的逸出功為W0=hνc,改用頻率為3νc的光照射同一金屬材料,根據(jù)光電效應(yīng)方程,所產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能Ek=3hνc-W0=2hνc,故C正確,A、B、D錯(cuò)誤.
1.光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有 性.(2)光電效應(yīng)說明光具有 性.(3)光既具有波動(dòng)性,又具有粒子性,稱為光的 性.2.物質(zhì)波(1)概率波:光的干涉現(xiàn)象是大量光子的運(yùn)動(dòng)遵守波動(dòng)規(guī)律的表現(xiàn),亮條紋是光子到達(dá)概率 的地方,暗條紋是光子到達(dá)概率 的地方,因此光波又叫概率波.(2)物質(zhì)波:任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體,小到微觀粒子,大到宏觀物體,都有一種波與它對(duì)應(yīng),其波長(zhǎng)λ= ,p為運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量,h為普朗克常量.
光的波粒二象性與物質(zhì)波
自測(cè)3 (多選)下列說法中正確的是A.光的波粒二象性學(xué)說徹底推翻了麥克斯韋的光的電磁說B.在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,暗條紋的地方是光子永遠(yuǎn)不能到達(dá)的地方C.光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,大量光子打在光屏上的落點(diǎn)是有規(guī)律的,暗條紋處落 下光子的概率小D.單個(gè)光子顯示粒子性,大量光子顯示波動(dòng)性
光電效應(yīng)電路和光電效應(yīng)方程的應(yīng)用
1.四點(diǎn)提醒(1)能否發(fā)生光電效應(yīng),不取決于光的強(qiáng)度而取決于光的頻率.(2)光電效應(yīng)中的“光”不是特指可見光,也包括不可見光.(3)逸出功的大小由金屬本身決定,與入射光無關(guān).(4)光電子不是光子,而是電子.2.兩條對(duì)應(yīng)關(guān)系(1)光照強(qiáng)度大→光子數(shù)目多→發(fā)射光電子多→光電流大;(2)光子頻率高→光子能量大→光電子的最大初動(dòng)能大.
3.三個(gè)關(guān)系式(1)愛因斯坦光電效應(yīng)方程:Ek=hν-W0.(2)最大初動(dòng)能與遏止電壓的關(guān)系:Ek=eUc.(3)逸出功與極限頻率的關(guān)系W0=hνc.
例1 (多選)利用光電管研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)電路圖如圖1所示,用頻率為ν的可見光照射陰極K,電流表中有電流通過,則A.改用紫外線照射K,電流表中沒有電流通過B.只增加該可見光的強(qiáng)度,電流表中通過的電流將變大C.若將滑動(dòng)變阻器的滑片滑到A端,電流表中一定無電流通過D.若將滑動(dòng)變阻器的滑片向B端滑動(dòng),電流表示數(shù)可能不變
解析 用頻率為ν的可見光照射陰極K,電流表中有電流通過,說明能發(fā)生光電效應(yīng),則該可見光的頻率大于陰極材料的極限頻率,紫外線的頻率大于可見光的頻率,故用紫外線照射K,也一定能發(fā)生光電效應(yīng),電流表中有電流通過,A錯(cuò)誤;只增加可見光的強(qiáng)度,單位時(shí)間內(nèi)逸出金屬表面的光電子數(shù)增多,電流表中通過的電流將變大,B正確;滑動(dòng)變阻器的滑片滑到A端,光電管兩端的電壓為零,但光電子有初動(dòng)能,故電流表中仍有電流通過,C錯(cuò)誤;滑動(dòng)變阻器的滑片向B端滑動(dòng)時(shí),若電流已達(dá)到飽和光電流,則電流表示數(shù)可能不變,D正確.
變式1 研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律的電路圖如圖2所示,加正向電壓時(shí),圖中光電管的A極接電源正極,K極接電源負(fù)極,加反向電壓時(shí),反之.當(dāng)有光照射K極時(shí),下列說法正確的是A.K極中有無光電子射出與入射光頻率無關(guān)B.光電子的最大初動(dòng)能與入射光頻率有關(guān)C.只有光電管加正向電壓時(shí),才會(huì)有光電流D.光電管加正向電壓越大,光電流強(qiáng)度一定越大
解析 K極中有無光電子射出與入射光頻率有關(guān),只有當(dāng)入射光的頻率大于K極金屬的極限頻率時(shí)才有光電子射出,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)光電效應(yīng)的規(guī)律,光電子的最大初動(dòng)能與入射光頻率有關(guān),選項(xiàng)B正確;光電管加反向電壓時(shí),只要反向電壓小于遏止電壓,就會(huì)有光電流產(chǎn)生,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;在未達(dá)到飽和光電流之前,光電管加正向電壓越大,光電流強(qiáng)度一定越大,達(dá)到飽和光電流后,光電流的大小與正向電壓無關(guān),選項(xiàng)D錯(cuò)誤.
例2 利用圖3甲所示的電路研究光電效應(yīng)中金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系,描繪出圖乙中的圖象,由此算出普朗克常量h.圖乙中U1、ν1、ν0均已知,電子電荷量用e表示.當(dāng)入射光的頻率增大時(shí),為了測(cè)定遏止電壓,滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)向______(選填“M”或“N”)端移動(dòng),由Uc-ν圖象可求得普朗克常量h=________(用題中字母表示).
變式2 用波長(zhǎng)為300 nm的光照射鋅板,電子逸出鋅板表面的最大初動(dòng)能為1.28×10-19 J.已知普朗克常量為6.63×10-34 J·s,真空中的光速為3.00×108 m·s-1.能使鋅產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光的最低頻率約為A.1×1014 Hz B.8×1014 HzC.2×1015 Hz D.8×1015 Hz
解析 設(shè)單色光的最低頻率為ν0,由Ek=hν-W0知
例3 在研究甲、乙兩種金屬光電效應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)中,光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系如圖4所示,則A.兩條圖線與橫軸的夾角α和β一定不相等B.若增大入射光頻率ν,則所需的遏止電壓Uc隨之增大C.若某一頻率的光可以使甲金屬發(fā)生光電效應(yīng),則一定 也能使乙金屬發(fā)生光電效應(yīng)D.若增加入射光的強(qiáng)度,不改變?nèi)肷涔忸l率ν,則光電子的最大初動(dòng)能將增大
解析 根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0,可知題圖圖線的斜率表示普朗克常量,故兩條圖線與橫軸的夾角α和β一定相等,故A錯(cuò)誤;
根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0,當(dāng)Ek=0時(shí),則W0=hνc,即甲的逸出功小于乙的逸出功,故當(dāng)某一頻率的光可以使甲金屬發(fā)生光電效應(yīng),但此光不一定能使乙金屬發(fā)生光電效應(yīng),故C錯(cuò)誤;光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān),與入射光的強(qiáng)度無關(guān),故D錯(cuò)誤.
變式3 用如圖5甲所示的電路研究光電效應(yīng)中光電流與照射光的強(qiáng)弱、頻率等物理量的關(guān)系.圖中A、K兩極間的電壓大小可調(diào),電源的正負(fù)極也可以對(duì)調(diào),分別用a、b、c三束單色光照射,調(diào)節(jié)A、K間的電壓U,得到光電流I與電壓U的關(guān)系如圖乙所示,由圖可知A.單色光a和c的頻率相同,且a光更弱些,b光頻率最大B.單色光a和c的頻率相同,且a光更強(qiáng)些,b光頻率最大C.單色光a和c的頻率相同,且a光更弱些,b光頻率最小D.單色光a和c的頻率不同,且a光更強(qiáng)些,b光頻率最小
解析 a、c兩單色光照射后遏止電壓相同,根據(jù)Ek=eUc,可知產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能相等,則a、c兩單色光的頻率相等,光子能量相等,由于a光的飽和光電流較大,則a光的強(qiáng)度較大.單色光b照射后遏止電壓較大,根據(jù)Ek=eUc,可知b光照射后產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能較大,根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0得,b光的頻率大于a光的頻率,故A、C、D錯(cuò)誤,B正確.
1.從數(shù)量上看:個(gè)別光子的作用效果往往表現(xiàn)為粒子性;大量光子的作用效果往往表現(xiàn)為波動(dòng)性.2.從頻率上看:頻率越低波動(dòng)性越顯著,越容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象;頻率越高粒子性越顯著,貫穿本領(lǐng)越強(qiáng),越不容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象.3.從傳播與作用上看:光在傳播過程中往往表現(xiàn)出波動(dòng)性;在與物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)往往表現(xiàn)出粒子性.
光的波粒二象性和物質(zhì)波
4.波動(dòng)性與粒子性的統(tǒng)一:由光子的能量E=hν、光子的動(dòng)量表達(dá)式p= 也可以看出,光的波動(dòng)性和粒子性并不矛盾:表示粒子性的能量和動(dòng)量的計(jì)算式中都含有描述波動(dòng)性的物理量——頻率ν和波長(zhǎng)λ.
例4 (多選)波粒二象性是微觀世界的基本特征,以下說法正確的有A.光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性B.熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動(dòng)性C.黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律可用光的波動(dòng)性解釋D.動(dòng)能相等的質(zhì)子和電子,它們的德布羅意波長(zhǎng)也相等
解析 光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性,所以A正確;熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣,即運(yùn)動(dòng)的實(shí)物粒子具有波的特性,即說明中子具有波動(dòng)性,所以B正確;黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律說明電磁輻射具有量子化,即黑體輻射是不連續(xù)的、一份一份的,所以黑體輻射用光的粒子性解釋,即C錯(cuò)誤;
變式4 (多選)實(shí)物粒子和光都具有波粒二象性.下列事實(shí)中突出體現(xiàn)波動(dòng)性的是A.電子束通過雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣B.β射線在云室中穿過會(huì)留下清晰的徑跡C.人們利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu)D.人們利用電子顯微鏡觀測(cè)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)
解析 電子束通過雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣,說明電子是一種波,故A正確;β射線在云室中穿過會(huì)留下清晰的徑跡,可以說明β射線是一種粒子,故B錯(cuò)誤;人們利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu),中子衍射說明中子是一種波,故C正確;人們利用電子顯微鏡觀測(cè)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu),利用了電子束的衍射現(xiàn)象,說明電子束是一種波,故D正確.
變式4 下列各組現(xiàn)象能說明光具有波粒二象性的是A.光的色散和光的干涉 B.光的干涉和光的衍射C.泊松亮斑和光電效應(yīng) D.光的反射和光電效應(yīng)
例5 在“焊接”視網(wǎng)膜的眼科手術(shù)中,所用激光的波長(zhǎng)λ=6.4×10-7m,每個(gè)激光脈沖的能量E=1.5×10-2J.求每個(gè)脈沖中的光子數(shù)目.(已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s,光速c=3×108 m/s.計(jì)算結(jié)果保留一位有效數(shù)字)
代入數(shù)據(jù)得n≈5×1016.
變式6 幾種金屬的逸出功W0見下表:
用一束可見光照射上述金屬的表面,請(qǐng)通過計(jì)算說明哪些能發(fā)生光電效應(yīng).已知該可見光的波長(zhǎng)范圍為4.0×10-7~7.6×10-7 m,普朗克常數(shù)h=6.63×10-34 J·s.
答案 鈉、鉀、銣能發(fā)生光電效應(yīng)
取λ=4.0×10-7 m,則ε≈5.0×10-19 J根據(jù)ε>W0判斷,鈉、鉀、銣能發(fā)生光電效應(yīng).
1.(光電效應(yīng)現(xiàn)象)(多選)如圖6所示,用導(dǎo)線將驗(yàn)電器與潔凈的鋅板連接,觸摸鋅板使驗(yàn)電器箔片不張開.用紫外線燈照射鋅板,驗(yàn)電器箔片張開,移走紫外線燈,用帶負(fù)電的橡膠棒接觸鋅板,發(fā)現(xiàn)驗(yàn)電器箔片張角減小;改用紅外線燈照射鋅板,結(jié)果發(fā)現(xiàn)驗(yàn)電器箔片不張開.則說明A.用紫外線燈照射后鋅板帶正電B.用紅外線燈照射后鋅板帶負(fù)電C.紅外線的頻率小于鋅的極限頻率D.紫外線的頻率小于鋅的極限頻率
解析 橡膠棒帶負(fù)電,當(dāng)其接觸鋅板時(shí)發(fā)現(xiàn)驗(yàn)電器箔片張角減小,這說明鋅板帶電荷量減小,故鋅板一定帶正電,部分電荷量被橡膠棒所帶負(fù)電中和,故A正確;若用紅外線燈照射鋅板,發(fā)現(xiàn)驗(yàn)電器箔片不張開,這說明沒有發(fā)生光電效應(yīng),故金屬鋅的極限頻率大于紅外線的頻率,故B錯(cuò)誤,C正確;因紫外線燈照射鋅板,驗(yàn)電器箔片張開,發(fā)生了光電效應(yīng),則紫外線的頻率大于鋅的極限頻率,故D錯(cuò)誤.
2.(光電效應(yīng)現(xiàn)象)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,用同一種單色光,先后照射鋅和銀的表面,都能產(chǎn)生光電效應(yīng).對(duì)于這兩個(gè)過程,可能相同的物理量是A.遏止電壓 B.飽和光電流C.光電子的最大初動(dòng)能 D.逸出功
解析 同一束光照射不同的金屬,由ε=hν可知,一定相同的是入射光的光子能量,不同的金屬,逸出功W0不同,根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0知,光電子的最大初動(dòng)能不同,則遏止電壓不同;同一束光照射,光中的光子數(shù)目相等,所以飽和光電流可能是相同的,故A、C、D錯(cuò)誤,B正確.
3.(光電效應(yīng)電路和圖象)用金屬銣為陰極的光電管觀測(cè)光電效應(yīng)現(xiàn)象,實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖7甲所示,實(shí)驗(yàn)中測(cè)得銣的遏止電壓Uc與入射光頻率ν之間的關(guān)系如圖乙所示,圖線與橫軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)為5.15×1014 Hz.已知普朗克常量h=6.63×10-34 J·s.則下列說法中正確的是A.欲測(cè)遏止電壓,應(yīng)選擇電源左端為正極B.當(dāng)電源左端為正極時(shí),滑動(dòng)變阻器的滑片向右滑 動(dòng),電流表的示數(shù)持續(xù)增大C.增大照射光的強(qiáng)度,產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能一定增大D.如果實(shí)驗(yàn)中入射光的頻率ν=7.00×1014 Hz,則產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能Ek 約為1.2×10-19 J
解析 由題圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量銣的遏止電壓Uc,因光電管左端為陽極,則電源左端為負(fù)極,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;當(dāng)電源左端為正極時(shí),滑動(dòng)變阻器的滑片向右滑動(dòng)的過程中,光電管兩端電壓增大,光電流增大,當(dāng)光電流達(dá)到飽和值,不再增大,即電流表讀數(shù)的變化是先增大后不變,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率和金屬的逸出功有關(guān),與入射光的強(qiáng)度無關(guān),故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;
根據(jù)題圖乙可知,銣的截止頻率νc=5.15×1014 Hz,根據(jù)hνc=W0,則可求出該金屬的逸出功大小W0=6.63×10-34×5.15×1014 J≈3.41×10-19 J,根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0,可知當(dāng)入射光的頻率為ν=7.00×1014 Hz時(shí),則光電子的最大初動(dòng)能為Ek=6.63×10-34×7.00×1014 J-3.41×10-19 J≈1.2×10-19 J,故選項(xiàng)D正確.
4.(光電效應(yīng)方程應(yīng)用)真空中有不帶電的金屬鉑板和鉀板,其極限波長(zhǎng)分別為λ1和λ2,用波長(zhǎng)為λ(λ1<λ<λ2)的單色光持續(xù)照射兩板面,則帶上正電的金屬板是______(選填“鉑板”或“鉀板”).已知真空中光速為c,普朗克常量為h,從金屬板表面飛出的電子的最大初動(dòng)能為________.
5.(光電效應(yīng)方程的應(yīng)用)(多選)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,分別用頻率為νa、νb的單色光a、b照射到同種金屬上,測(cè)得相應(yīng)的遏止電壓分別為Ua和Ub,光電子的最大初動(dòng)能分別為Eka和Ekb.h為普朗克常量.下列說法正確的是A.若νa>νb,則一定有Ua<UbB.若νa>νb,則一定有Eka>EkbC.若Ua<Ub,則一定有Eka<EkbD.若νa>νb,則一定有hνa-Eka>hνb-Ekb
解析 由愛因斯坦光電效應(yīng)方程得,Ek=hν-W0,由動(dòng)能定理得,Ek=eU,若用a、b單色光照射同種金屬時(shí),逸出功W0相同.當(dāng)νa>νb時(shí),一定有Eka>Ekb,Ua>Ub,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;若Ua<Ub,則一定有Eka<Ekb,故選項(xiàng)C正確;因逸出功相同,有W0= hνa- Eka= hνb- Ekb,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤.
1.有一束紫外線照射某金屬時(shí)不能產(chǎn)生光電效應(yīng),可能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的措施是A.改用頻率更小的紫外線照射B.改用X射線照射C.改用強(qiáng)度更大的原紫外線照射D.延長(zhǎng)原紫外線的照射時(shí)間
2.(多選)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,下列表述正確的是A.光照時(shí)間越長(zhǎng),光電流越大B.入射光足夠強(qiáng)就可以有光電流C.遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)D.入射光頻率大于極限頻率時(shí)一定能產(chǎn)生光電子
解析 光電流的大小只與單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的光電子數(shù)目有關(guān),而與光照時(shí)間的長(zhǎng)短無關(guān),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;無論光照強(qiáng)度多大,光照時(shí)間多長(zhǎng),只要光的頻率小于極限頻率就不能產(chǎn)生光電效應(yīng),故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;遏止電壓即反向截止電壓,eUc=hν-W0,與入射光的頻率有關(guān),超過極限頻率的入射光頻率越高,所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能就越大,則遏止電壓越大,故選項(xiàng)C正確;無論光照強(qiáng)度多小,光照時(shí)間多短,只要光的頻率大于極限頻率就能產(chǎn)生光電效應(yīng),即一定能產(chǎn)生光電子,故選項(xiàng)D正確.
3.下列有關(guān)光的波粒二象性的說法中,正確的是A.有的光是波,有的光是粒子B.光子與電子是同樣的一種粒子C.光的波長(zhǎng)越長(zhǎng),其波動(dòng)性越顯著;波長(zhǎng)越短,其粒子性越顯著D.大量光子的行為往往顯示出粒子性
解析 光具有波粒二象性,故A錯(cuò)誤;電子是組成原子的基本粒子,有確定的靜止質(zhì)量,是一種物質(zhì)實(shí)體,速度可以低于光速,光子代表著一份能量,沒有靜止質(zhì)量,速度永遠(yuǎn)是光速,故B錯(cuò)誤;光的波長(zhǎng)越長(zhǎng),波動(dòng)性越明顯,波長(zhǎng)越短,其粒子性越顯著,故C正確;大量光子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律表現(xiàn)出光的波動(dòng)性,故D錯(cuò)誤.
4.某金屬發(fā)生光電效應(yīng),光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν之間的關(guān)系如圖1所示.已知h為普朗克常量,e為電子電荷量的絕對(duì)值,結(jié)合圖象所給信息,下列說法正確的是A.入射光的頻率小于νc也可能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象B.該金屬的逸出功隨入射光頻率的增大而增大C.若用頻率是2νc的光照射該金屬,則遏止電壓為D.遏止電壓與入射光的頻率無關(guān)
解析 由題圖可知該金屬的極限頻率為νc,入射光的頻率必須要大于等于νc才能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;金屬的逸出功與入射光的頻率無關(guān),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;若用頻率是2νc的光照射該金屬,則光電子的最大初動(dòng)能為Ek=2hνc-h(huán)νc=hνc=Uce,則遏止電壓為Uc= ,選項(xiàng)C正確;遏止電壓與入射光的頻率有關(guān),入射光的頻率越大,則光電子的最大初動(dòng)能越大,遏止電壓越大,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.
5.如圖2,用導(dǎo)線將驗(yàn)電器與某種金屬板連接,用一束藍(lán)光照射金屬板時(shí)驗(yàn)電器金屬箔片未張開,下列措施中可能使驗(yàn)電器金屬箔片張開的是A.換用強(qiáng)度更大的藍(lán)光照射B.換用紅外線照射C.換用極限頻率較大的金屬板D.換用極限頻率較小的金屬板
解析 能否發(fā)生光電效應(yīng)與入射光的頻率有關(guān),與入射光的強(qiáng)度無關(guān),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;紅外線的頻率小于藍(lán)光的頻率,則換用紅外線照射仍不能發(fā)生光電效應(yīng),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;根據(jù)Ek=hν-h(huán)νc可知,換用極限頻率較小的金屬板可發(fā)生光電效應(yīng),驗(yàn)電器金屬箔片會(huì)張開,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確.
6.人眼對(duì)綠光最為敏感,正常人的眼睛接收到波長(zhǎng)為530 nm的綠光時(shí),只要所接收到的功率不低于2.3×10-18 W,眼睛就能察覺.已知普朗克常量為6.63×10-34 J·s,光速為3×108 m/s,人眼能察覺到綠光時(shí),每秒至少接收到的綠光光子數(shù)為A.6 B.60 C.600 D.6 000
7.用一束綠光和一束藍(lán)光照射某種金屬的表面,均發(fā)生了光電效應(yīng).下列說法正確的是A.用藍(lán)光照射金屬時(shí),逸出的光電子最大初動(dòng)能更大B.用藍(lán)光照射金屬時(shí),單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)更多C.增加光照強(qiáng)度,逸出的光電子最大初動(dòng)能增大D.如果換用紅光照射,一定能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)
解析 因?yàn)樗{(lán)光頻率更高,根據(jù)光電效應(yīng)方程:Ek=hν-W0,所以用藍(lán)光照射時(shí),光電子最大初動(dòng)能更大,A正確;單位時(shí)間逸出的光電子數(shù)與光強(qiáng)有關(guān),由于不知道光的強(qiáng)度,所以無法確定,B錯(cuò)誤;根據(jù)Ek=hν-W0,可知最大初動(dòng)能與光強(qiáng)無關(guān),C錯(cuò)誤;因?yàn)榧t光的頻率比綠光的頻率小,但無法比較紅光的頻率與該金屬極限頻率的大小關(guān)系,故無法確定是否會(huì)發(fā)生光電效應(yīng),D錯(cuò)誤.
8.用如圖3所示的光電管研究光電效應(yīng),當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片位于某一位置,開關(guān)S閉合時(shí),用單色光a照射光電管陰極K,電流計(jì)G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),用單色光b照射光電管陰極K時(shí),電流計(jì)G的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn),則A.a光的強(qiáng)度一定大于b光的強(qiáng)度B.a光的頻率一定大于陰極K的極限頻率C.b光的頻率一定小于陰極K的極限頻率D.開關(guān)S斷開后,用單色光a照射光電管陰極K, 電流計(jì)G的指針一定不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)
解析 用某種光照射金屬能否發(fā)生光電效應(yīng)與光的強(qiáng)度無關(guān),所以無法判斷a、b光的強(qiáng)度,故A錯(cuò)誤;用某種頻率的單色光a照射光電管陰極K,電流計(jì)G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),知a光頻率大于金屬的極限頻率,故B正確;
由于在光電管兩端加了反向電壓,用b光照射時(shí),電流計(jì)G指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn),所以無法判斷是否發(fā)生光電效應(yīng),即無法判斷b光的頻率與陰極K的極限頻率大小關(guān)系,故C錯(cuò)誤;由于在光電管兩端加了反向電壓,電流計(jì)G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)即電子能從陰極運(yùn)動(dòng)到陽極,所以斷開開關(guān)即不加反向電壓時(shí),電子一定能從陰極運(yùn)動(dòng)到陽極,即電流計(jì)G的指針一定發(fā)生偏轉(zhuǎn),故D錯(cuò)誤.
9.從1907年起,美國(guó)物理學(xué)家密立根就開始以精湛的技術(shù)測(cè)量光電效應(yīng)中幾個(gè)重要的物理量.他通過如圖4甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量某金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率ν,作出圖乙所示的Uc-ν圖象,由此算出普朗克常量h,并與普朗克根據(jù)黑體輻射測(cè)出的h相比較,以檢驗(yàn)愛因斯坦光電效應(yīng)方程的正確性.已知電子的電荷量為e,則下列普朗克常量h的表達(dá)式正確的是
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