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光电效应
内容
光电效应是物理学中一个重要而神奇的现象。在高于某特定频率的电磁波照射下,某些物质内部的电子会被光子激发出来而形成电流,即光生电。光电现象由德国物理学家赫兹于1887年发现,而正确的解释为爱因斯坦所提出。科学家们在研究光电效应的过程中,物理学者对光子的量子性质有了更加深入的了解,这对波粒二象性概念的提出有重大影响。
方程
Ek=hυ-W(Ek是光电子的最大初动能;W是逸出功,即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功。)
解法
(1)对光电效应规律的问题掌握两条线索、明确各概念间的对应关系。
①入射光频率→决定光子能量→决定光电子的最大初动能。
②入射光强度→决定单位时间内接收的光子数→决定单位时间内发射的光电子数。即:
(2)对光电效应方程的应用,在理解光电效应方程的基础上,可以由方程式判定最大初动能的变化,比较逸出功、极限频率等情况,还可从图线的斜率、截距等求解相关问题。
相关试题
当某种单色光照射到金属表面时,金属表面有光电子逸出,如果光的强度减弱,频率不变,则( )
A.光的强度减弱到某一最低数值时,就没有光电子逸出
B.单位时间内逸出的光电子数减少
C.逸出光电子的最大初动能减少
D.单位时间内逸出的光电子数和光电子的最大初动能都要减少如图所示为光电管产生的光电子进行比荷测定的原理装置图。光电管中两块平行金属板间距离为d,其中N为锌板,受紫外线照射后激发出不同方向的光电子。开关S闭合,电流表A有读数,若调节变阻器R,逐渐增大极板间的电压,A表读数逐渐减小,当电压表示数为U时,A表读数恰好为零;断开S,在极板间加上垂直纸面的匀强磁场,当磁感应强度为B时,A表读数也恰好为零。
(1)若所加紫外线的波长为λ,则锌金属的逸出功为多大?
(2)求光电子的比荷为多大?不定项选择 已知金属锌发生光电效应时产生的光电子的最大初动能EK跟入射光的频率的关系图象如图中的直线1所示。某种单色光照射到金属锌的表面时,产生的光电子的最大初动能为E1。若该单色光照射到另一金属表面时产生的光电子的最大初动能为E2,E21,关于这种金属的最大初动能EK跟入射光的频率的关系图象应如图中的( ) A.a
B.b
C.c
D.上述三条图线都不正确用频率为υ的光子照射某金属材料,产生光电子的最大初动能为Ek,若以频率为2υ的光照射同一金属材料,则光电子的最大初动能是_____________。 某种金属的逸出功是3eV,用波长500nm的绿光照射该金属能否发生光电效应?用波长400nm的紫光照射能否发生光电效应?光电子的最大初动能是多少? 不定项选择 用绿光照射某种金属,恰好能产生光电效应,则( ) A.若改用较强的黄光,只要照射时间足够长,仍可产生光电效应
B.若改用较弱的紫光,光电子的最大初动能一定增加
C.若增加绿光的强度,单位时间内逸出的光电子数目也增加
D.若增加绿光的照射时间,可产生的光电流强度也增加不同频率的紫外光分别照射钨和锌的表面而产生光电效应,可得到光电子的最大初动能Ek随入射光频率变化的Ek-图象。已知钨的逸出功是3.28eV,锌的逸出功是3.34eV,若将二者的图线画在同一个坐标中,以实线表示钨、虚线表示锌,则下图中能正确反映这一过程的是 [ ] A. B. C. D. 如图所示,相距为d的两平行金属板A、B足够大,板间电压恒为U,有一波长为λ的细激光束照射到B板中央,使B板发生光电效应,已知普朗克常量为h,金属板B的逸出功为W,电子质量为m,电荷量e,求:
(1)从B板运动到A板所需时间最短的光电子,到达A板时的动能;
(2)光电子从B板运动到A板时所需的最长时间。多选 一束绿光照射某金属发生了光电效应,则下列说法中正确的是( ) A.若增加绿光的照射强度,则逸出的光电子数增加
B.若增加绿光的照射强度,则逸出的光电子最大初动能增加
C.若改用紫光照射,则可能不会发生光电效应
D.若改用紫光照射,则逸出的光电子最大初动能增加用能量为l5eV的光子照射某种金属,能发生光电效应,测得光电子的最大初动能为12.45eV,则该金属的逸出功W=_____________eV。氢原子的能级如图所示,现有一群处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁,在辐射出的各种频率的光子中,能使该金属发生光电效应的频率共有_____________种。 如图为通过某光电管的光电流与两极间电压的关系,当用光子能量为4.5eV的蓝光照射光电管的阴极K时,对应图线与横轴的交点U1=-2.37V。(普朗克常量h=6.63×10-34J·s,电子电量e=1.6×10-19 C)(以下计算结果保留两位有效数字)
(1)求阴极K发生光电效应的极限频率。
(2)当用光子能量为7.0eV的紫外线持续照射光电管的阴极K时,测得饱和电流为0.32μA,求阴极K单位时间发射的光电子数。不定项选择 用不同频率的紫外光分别照射钨和锌的表面而产生光电效应,可以得到光电子最大初动能Ek随入射光频率ν变化的Ek -ν图像。已知钨的逸出功是3.28 eV ,锌的逸出功是3.34 eV ,若将二者的Ek -ν图线画在同一个坐标图中,以实线表示钨,虚线表示锌,则下列图像中正确的是( )
A.B. C. D. 多选 下列说法正确的是( ) A.相同频率的光照射到不同的金属上,逸出功越大,出射的光电子最大初动能越小
B.钍核,衰变成镤核,放出一个中子,并伴随着放出γ光子
C.根据玻尔理论,氢原子辐射出一个光子后能量减小,核外电子运动的加速度减小
D.比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢靠,原子核越稳定多选 判断以下说法正确的是( ) A.贝克勒尔通过对天然放射现象的研究发现了原子的核式结构
B.β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的
C.已知能使某金属发生光电效应的极限频率为v0,则当频率为2v0的单色光照射该金属时,光电子的最大初动能为2hv0
D.用绿光照射一光电管能够产生光电流,欲使光电子从阴极逸出时的最大初动能增大,应改用紫光照射用不同频率的光照射某金属产生光电效应,测量金属遏止电压UC与入射光频率得到UC-用不同频率的光照射某金属产生光电效应,测量金属遏止电压UC与入射光频率。得到UC-图象如图,根据图象求出该金属的截止频率C=___________Hz。普朗克恒量h=___________J。 普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,铝的逸出功W0=6.72×10-19 J,现用波长λ=200 nm的光照射铝的表面(结果保留三位有效数字)。
(1)求光电子的最大初动能;
(2)若射出的一个具有最大初动能的光电子正对一个原来静止的电子运动,求在此运动过程中两电子电势能增加的最大值(电子所受的重力不计)。如图所示是做光电效应实验的装置简图。在抽成真空的玻璃管内,K为阴极(用金属铯制成,发生光电效应的逸出功为1.9eV),A为阳极。在a、b间不接任何电源,用频率为(高于铯的极限频率)的单色光照射阴极K,会发现电流表指针有偏转。这时,若在a、b间接入直流电源,a接正极,b接负极,并使a、b间电压从零开始逐渐增大,发现当电压表的示数增大到2.1V时,电流表的示数刚好减小到零。(普朗克恒量h=6.63×10-34J·s)求:
(1)a、b间未接直流电源时,通过电流表的电流方向。
(2)从阴极K发出的光电子的最大初动能EK是多少焦?
(3)入射单色光的频率是多少?多选 某金属在一束绿光的照射下,发生了光电效应,则( ) A.若增大绿光的照射强度,则单位时间逸出的光电子数增加
B.若增大绿光的照射强度,则逸出的光电子的最大初动能增加
C.若改用较弱的紫外线照射,则不能发生光电效应
D.用绿光或紫光照射时,逸出的光电子的动能有可能相等如图所示是做光电效应实验的装置简图。在抽成真空的玻璃管内,K为阴极(用金属铯制成,发生光电效应的逸出功为1.9eV),A为阳极。在a、b间不接任何电源,用频率为ν(高于铯的极限频率)的单色光照射阴极K,会发现电流表指针有偏转。这时,若在a、b间接入直流电源,a接正极,b接负极,并使a、b间电压从零开始逐渐增大,发现当电压表的示数增大到2.1 V时,电流表的示数刚好减小到零。求:(已知普朗克常量h=6.63×10-34 J·s)
(1)a、b间未接直流电源时,通过电流表的电流方向。
(2)从阴极K发出的光电子的最大初动能EK是多少焦?
(3)入射单色光的频率是多少?(最终结果保留3位有效数字)已知某金属表面受波长为λ和2λ的单色光照射时,释放出的光电子的最大动能分别为30eV和10eV,则能使此金属表面释放光电子的单色光最大波长应为 [ ]
A.4λ
B.6λ
C.8λ
D.9λ不定项选择 下列关于光电效应的说法正确的是( )
A.若某材料的逸出功是W,则它的极限频率v0=
B.光电子的初速度和照射光的频率成正比
C.光电子的最大初动能和照射光的频率成正比
D.光电子的最大初动能随照射光频率的增大而增大下列关于光电效应的说法正确的是 [ ]
A.若某材料的逸出功是W,则它的极限频率
B.光电子的初速度和照射光的频率成正比
C.光电子的最大初动能和照射光的频率成正比
D.光电子的最大初动能随照射光频率的增大而增大如图所示是测定光电效应产生的光电子比荷的简要实验原理图,两块平行板相距为d,其中N为金属板,受紫外线照射后,将发射沿不同方向运动的光电子,形成电流,从而引起电流计G的指针偏转,若调节R0逐渐增大极板间电压,可以发现电流逐渐减小,当电压表示数为U时,电流恰好为零。切断开关,在MN间加垂直于纸面的匀强磁场,逐渐增大磁感强度,也能使电流为零,当磁感强度为B时,电流恰为零。则光电子的比荷_______。 分别用λ和λ的单色光照射同一金属,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是多大? 不定项选择 用波长为2.0×10-7m的紫外线照射钨的表面,释放出来的光电子中最大的动能是4.7×10-19J。由此可知,钨的极限频率是(普朗克常量h=6.63×10-34J·s,光速c =3.0×108m/s,结果取两位有效数字)( ) A.5.5×1014Hz
B.7.9×1014Hz
C.9.8×1014Hz
D.1.2×1015Hz钠金属中的电子吸收光子的能量,从金属表面逸出,这就是光电子光电子从金属表面逸出的过程中,其动量的大小_____________(选填“增大”、“减小”或“不 变”),原因是___________________。 若氢原子的基态能量为E(E<0 ),各个定态的能量值为En=E/n2(n=1,2,3…),则为使一处于基态的氢原子核外电子脱离原子核的束缚,所需的最小能量为____________;若有一群处于n=2能级的氢原子,发生跃迁时释放的光子照射某金属能产生光电效应现象,则该金属的逸出功至多为____________(结果均用字母表示)。 用能量为l5eV的光子照到某种金属上,能发生光电效应,测得其光电子的最大初动能为12.45eV,则该金属的逸出功为____________eV。氢原子的能级如图所示,现有一群处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁,在辐射出的各种频率的光子中,能使该金属发生光电效应的频率共有____________种。 不定项选择 当具有5.0 eV能量的光子照射到某金属表面后,从金属表面逸出的光电子的最大初动能是1.5 eV。为了使该金属产生光电效应,入射光子的最低能量为( )
A.1.5 eV
B.3.5 eV
C.5.0 eV
D.6.5 eV用光照射某金属,使它发生光电效应现象,若增加该入射光的强度,则单位时间内从铝板表面逸出的光电子数____________,从表面逸出的光电子的最大动量大小____________。(选填“增加”、“减小”或“不变”) 已知金属铷的极限频率为5.15×1014 Hz,现用波长为5.0×10-7 m的一束光照射金属铷,能否使金属铷发生光电效应?若能,请算出逸出光电子的最大初动能。(结果保留2位有效数字) 一点光源以功率P向外发出波长为λ的单色光,已知普朗克恒量为h,光速为c,则此光源每秒钟发出的光子数为____________个,若某种金属逸出功为W,用此光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能为____________。 已知金属铯的逸出功为1.9eV,在光电效应实验中,要使铯表面发出的光电子的最大初动能为1.0eV,求入射光的波长应为多少? 不定项选择 大量处于基态的氢原子吸收频率为ν的光子后,能发出6种不同频率的光,频率由低到高依次为ν1、ν2、ν3、……、ν6,若频率为ν3的光能使某金属光电效应,则以下说法正确的是( ) A.ν=ν1
B.频率为ν3的光子是氢原子从n=2跃迁到n=1时产生的
C.频率为ν2的光比频率为ν3的光在水中的传播速度大
D.用从n=3跃迁到n=1所产生的辐射光照射该金属,一定能发生光电效应一点光源以功率P向外发出波长为λ的单色光,已知普朗克恒量为h,光速为c,则此光源每秒钟发出的光子数为__________个,若某种金属逸出功为W,用此光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能为_______________。 在光电效应试验中,某金属的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)单色光做实验,则其截止电压为______。已知电子的电荷量,真空中的光速和布朗克常量分别为e,c和h。 下列与能量有关的说法正确的是 [ ] A. 卫星绕地球做圆周运动的半径越大,动能越大
B. 从同种金属逸出的光电子的最大初动能随照射光波长的减小而增大
C. 做平抛运动的物体在任意相等时间内动能的增量相同
D. 在静电场中,电场线越密的地方正电荷的电势能一定越高以下是有关近代物理学内容的叙述,其中正确的是 [ ] A.紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应,则当增大紫外线的照射强度时,从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大
B.核子结合成原子核一定有质量亏损,释放出能量
C.比结合能越大,表示原子核中核子结合得越牢靠,原子核越稳定
D.在光的单缝衍射实验中,狭缝变窄,光子动量的不确定量变大用能量为5.0 eV的光子照射某金属表面,金属发射光电子的最大初动能为1.5 eV,则该金属的逸出功为( ) A.1.5 eV
B.3.5 eV
C.5.0 eV
D.6.5 eV如图,当开关K断开时,用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极P,发现电流表读数不为零。合上开关,调节滑动变阻器,发现当电压表读数小于0.60 V时,电流表读数仍不为零;当电压表读数大于或等于0.60 V时,电流为零。由此可知阴极材料的逸出功为 [ ] A.1.9 eV
B.0.6 eV
C.2.5eV
D.3.1eV已知金属铯的极限波长为0.66μm,用0.50μm的光照射铯金属表面发射光电子的最大初动能为多少焦耳?铯金属的逸出功为多少焦耳? 在做光电效应的实验时,某金属被光照射发生了光电效应,实验测得光电子的最大初动能Ek与入射光的频率ν的关系如图所示,由实验图线可求出 [ ] A.该金属的极限频率和极限波长
B.普朗克常量
C.该金属的逸出功
D.单位时间逸出的光电子数对某种金属用如图所示电路测定某种金属的遏止电压UC和入射光频率ν的关系,当入射光频率ν1=5.888×1014 Hz时,遏止电压UC1=0.637 V;当入射光频率ν2=6.303×1014 Hz时,遏止电压UC2=0.809V。求普朗克常量h。 光电效应中,从同一金属逸出的电子动能的最大值 [ ] A.只跟入射光的频率有关
B.只跟入射光的强度有关
C.跟入射光的频率和强度都有关
D.除跟入射光的频率和强度有关外,还和光照时间有关用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应,可得到光电子最大初动能Ek随入射光频率v变化的Ek-v图像,已知钨的逸出功是3.28 eV,锌的逸出功是3.34 eV,若将两者的图像分别用实线与虚线画在同一个Ek-v图上,则下图中正确的是 [ ] A. B. C. D. 已知金属铯的逸出功为1.9 eV,在光电效应实验中,要使铯表面发出光电子的最大初动能为1.0 eV,入射光的波长应为____m。 用波长为λ的光照射金属的表面,当遏止电压取某个值时,光电流被截止。当光的波长改变为原波长的l/n后,已查明使电流截止的遏止电压必须增大到原值的η倍。试计算原入射光的波长λ。
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