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(共43张PPT)
第2节　光电效应
课题1　光电效应的规律
第四章
原子结构和波粒二象性
内容索引
学习目标
活动方案
检测反馈
学 习 目 标
1．了解光电效应的实验现象．
2．理解光电效应的实验规律．
3．知道光电效应的规律与光的电磁理论间的矛盾．
活 动 方 案
活动一：了解光电效应的实验现象
1．照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出．这个现象称为光电效应，这种电子常称为光电子．观察光电效应的演示实验(如图甲所示)，回答下列问题：
甲
(1)如图乙所示，锌板在紫外线灯的照射下，连接锌板的验电器张开了一定的角度，怎样解释这种现象？
【答案】验电器带了电荷，说明在紫外线灯的照射下锌板失去电子，带了正电，使得验电器张开了一定的角度．
乙
(2)光电子和普通的电子有区别吗？
【答案】光电效应中从金属表面飞出的电子叫作光电子，本质上也是电子，与普通的电子一样．
(3)实验中，若不用紫外线灯照射，而用红光照射，却看不到类似的现象，这个说明能否产生光电效应与什么有关？
【答案】与照射光的频率有关，频率越高，越有可能发生光电效应．
(4)实验中，若把锌板换成银板，即使还用紫外线灯照射，也看不到类似的现象，这个说明能否产生光电效应与什么有关？
【答案】与金属本身也有关系．
2．光电效应实验的装置如图所示，则下列说法中正确的是(　　)
A．用紫外线照射锌板，验电器指针会发生偏转
B．用红外线照射锌板，验电器指针会发生偏转
C．锌板带的是负电荷
D．使验电器指针发生偏转的是负电荷
A
【解析】 用紫外线照射连接灵敏验电器的锌板，验电器的指针就张开一定的角度，进一步验证知道锌板带的是正电．这是由于在紫外线照射下，锌板中有一部分自由电子从表面飞出去，锌板缺少电子，于是带正电．验电器与锌板相连，验电器也带正电．故A正确，C、D错误．因红外线频率小于锌的极限频率，所以用红外线照射锌板不发生光电效应，故B错误．
活动二：理解光电效应的实验规律
阅读教材，回答下列问题：
1．研究光电效应中电子发射的情况与照射光的强弱、光的颜色(频率)等物理量之间的关系的电路如图所示，光电管的阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，阴极K在受到光照时能够发射光电子．阴极K与阳极A之间电压
U的大小可以调整，电源的正负极也可以对调．电源按图示极性连接时，闭合开关后，阳极A吸收阴极K发出的光电子，在电路中形成光电流(光电子形成的电流)．
科学家通过实验，发现以下光电效应的实验规律：
(1)存在截止频率
当入射光的频率________(选填“高于”或“低于”)金属的截止频率(或极限频率)时不发生光电效应．
低于
(2)存在饱和电流
①根据以上材料和电路图判断：光电管中光电流的方向是__________(选填“A→K”或“K→A”)．若电压U为0，电流I为0吗？答：_________．
A→K
不为0
②在光照强度不变的条件下，把滑动变阻器的滑片向右滑动，电压U________(选填“增大”或“减小”)，光电流最终趋于一个饱和值，即使再增大电压，光电流也不再增加，此电流即为饱和电流．请在I－U图像中定性地画出以上变化过程的图线(用“甲”标识)．
增大
【答案】
③在光的频率(颜色)不变的情况下，入射光越强，单位时间内发射的光电子数目________，饱和电流________．请在I－U图像中定性地画出相同频率、光强较大情况下的图线(用“乙”标识)．
越多
【答案】
越大
(3)存在遏止电压
如果施加反向电压(即阴极接电源正极、阳极接电源负极)，光电子在光电管两极间的电场中做________运动，随着反向电压增大，到达阳极的光电子数目将________，当动能最大的光电子也不能到达阳极时，光电流即减为0．使光电流减小到0时的反向电压称为遏止电压，用符号Uc表示．这一现象表明，光电子飞出时的最大初动能(即动能最大值)与
遏止电压应该满足关系______________．
实验还表明，对于一定颜色的光，遏止电压都是________的，与光照强度________，这说明光电子的能量只与光的________有关．
减速
减少
相同
无关
频率
若实验中换用频率更大、单位时间内发射的光电子数目更少的光做实验，请在I－U图像中定性地画出该种情况下的图线(用“丙”标识)，同时补全甲、乙两图线在反向电压情况下的图线．(设甲、乙两图线对应的遏止电压为Uc1、丙图线对应的遏止电压为Uc2)
【答案】
(4)光电效应具有瞬时性
当入射光频率超过截止频率时，无论入射光怎样微弱，照到金属时会立即产生光电流．精确测量表明产生电流的时间很快，即光电效应几乎是瞬时的．
2．如图所示，这是研究光电效应的电路图，下列叙述中正确的是 (　　)
A．只调换电源的极性，移动滑片P，当电流表示数为零时，电压表示数为遏止电压Uc的数值
B．保持光照条件不变，滑片P向右滑动的过程中，电流表示数将一直增大
A
C．不改变光束颜色和电路，增大入射光束强度，电流表示数不变
D．阴极K需要预热，光束照射后需要一定的时间才会有光电流
3．利用光电管研究光电效应的实验如图所示，用频率为ν的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则 (　　)
A．用紫外线照射，电流表不一定有电流通过
B．用红外线照射，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
D
【解析】 可见光照射阴极，可以发生光电效应，用紫外线照射，因为紫外线的频率大于可见光的频率，所以一定能发生光电效应，所加的电压是正向电压，则一定有电流通过．故A错误．红外线的频率小于可见光，不一定能发生光电效应，不一定有电流通过．故B错误．频率为ν的可见光照射K，变阻器的滑片移到A端，两端的电压为零，但光电子有初动能，故电流表中仍有电流通过．故C错误．用频率为ν的可见光照射K，一定能发生光电效应，变阻器的滑片向B端滑动时，可能电流已达到饱和值，所以电流表示数可能增大，可能不变．故D正确．
活动三：知道光电效应解释中的疑难
1．逸出功
如图所示，电子吸收光的能量后，它要逃出金属，必须克服金属对它的束缚做功，而金属内不同位置的电子逃出金属时，需要做的功也不同，金属最外面的电子逸出时需要克服的功最少．
(1)使电子从金属中逸出所需做功的__________叫作这种金属的逸出功，逸出功W0的常用单位是电子伏特(eV)．不同金属的逸出功________．
(2)如何理解同样的照射条件，有的金属能发生光电效应，而有的不能？想一想：逸出功大的还是逸出功小的金属更容易发生光电效应现象？
【答案】若入射光的能量大于逸出功，则能发生光电效应，否则不能，逸出功小的金属更容易发生光电效应现象．
最小值
不同
(3)克服金属逸出功而逸出金属的光电子具有最大初动能，所有逸出金属的光电子具有的动能都等于最大初动能吗？
【答案】不是，只有逸出金属时所克服的功等于金属的逸出功的光电子动能才是最大的，就某个光电子而言，其离开金属时的动能大小可以是0到最大初动能之间的任何数值．
2．利用光的电磁理论解释光电效应有哪些困难？
【答案】经典理论和光电效应的实验结果的矛盾主要有两个：一是，经典电磁理论认为，光的能量大小是由光强决定的．只要光强足够大，理论上应该能够激发光电子．但实际实验中，必须频率足够大才可以激发光电子．二是，经典电磁理论认为，电子吸收光子能量是需要时间积累的．但实验中发现，光子激发电子是瞬时的．
检 测 反 馈
1．关于光电效应，下列表述正确的是 (　　)
A．金属的极限频率与入射光的频率成正比
B．光电流的强度与入射光的强度无关
C．用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的最大初动能要大
D．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应
1
D
2．如图所示，将一块锌板通过金属导线连接在验电器上，并使锌板带负电，验电器指针张开．
2
现用紫外线灯照射锌板，观察到验电器指针张开的角度先变小后变大，下列说法正确的是 (　　)
A．紫外线灯给锌板补充正电荷
B．紫外线带走了锌板和验电器上的负电荷
C．锌板在紫外线灯照射下失去电子
D．锌板电子吸收的紫外线能量小于逸出功
2
C
【解析】 紫外线灯照射锌板表面，锌板中的自由电子吸收紫外线光子的能量而发生光电效应，故A、B错误，C正确；锌板电子吸收的紫外线能量大于逸出功，故D错误．
3．如图所示为一光电管电路，滑动变阻器滑动触头P位于AB上某点，用光照射光电管阴极，电表无偏转，要使电表指针偏转，可采取的措施是 (　　)
A．加大照射光强度
B．换用波长短的光照射
C．将P向B滑动
D．将电源正负极对调
3
B
3
【解析】 由光电管电路图可知阴极K电势低，阳极A电势高，如果K极有电子飞出，则它受到的电场力必向左，即将向左加速，然而现在G中电表指针无偏转，说明没有发生光电效应，这仅能说明照射光频率太低．这与光强、外加电压的大小及方向均无关．可见要使指针发生偏转需增大照射光的频率，即缩短照射光的波长．故B正确．
4．现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生，则下列说法正确的是 (　　)
A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流不变
B．入射光的频率变高，饱和光电流变大
C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大
D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生
4
C
4
【解析】 根据光电效应规律，保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，则饱和光电流变大，A错误；由爱因斯坦光电效应方程知，入射光的频率变高，产生的光电子最大初动能变大，而饱和光电流与入射光的频率和光强都有关，B错误，C正确；保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，当入射光的频率小于极限频率时，就不能发生光电效应，没有光电流产生，D错误．
5．研究光电效应的电路如图所示．用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管中的钠极板(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的关系图像中，正确的是 (　　)
5
C
5
【解析】 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C正确．
6．用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果光的频率不变，而减弱光的强度，则 (　　)
A．逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能不变
B．逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能减小
C．逸出的光电子数不变，光电子的最大初动能减小
D．光的强度减弱到某一数值，就没有光电子逸出了
6
A
6
【解析】 光的强度不影响光电子的最大初动能，光电子的最大初动能与入射光的频率有关；光电效应的条件是入射光的频率大于极限频率，与光的强度无关；入射光的强度影响单位时间内发出光电子的数目，光的强度减弱，单位时间内发出光电子数目减少．故B、C、D错误，A正确．
7．如图所示是研究光电效应的电路，阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，K在受到光照时能够发射光电子．阳极A吸收阴极K发出的光电子，在电路中形成光电流．如果用单色光a照射阴极K，电流表的指针发生偏转；用单色光b照射光电管阴极K时，电流表的指针不发生偏转．
7
下列说法正确的是 (　　)
A．a光的波长一定大于b光的波长
B．只增加a光的强度可能使通过电流表的电流增大
C．只增加a光的强度可使逸出的电子最大初动能变大
D．阴极材料的逸出功与入射光的频率有关
7
B
7
【解析】 用单色光b照射光电管中阴极K时，电流表的指针不发生偏转，说明用b光不能发生光电效应，即a光的波长一定小于b光的波长，A错误；只增加a光的强度可使阴极K单位时间内逸出的光电子数量增加，故通过电流表的电流增大，B正确；只增加a光的强度不能使逸出的电子的最大初动能变大，C错误；阴极材料的逸出功只与阴极材料有关，与入射光的频率无关，D错误．
8．光电效应实验装置如图所示，关于光电效应实验，下列说法中正确的是 (　　)
A．为了测量饱和电流，a端应接电源的正极，且滑片P应尽量向右滑
B．a端接电源正极，某种色光照射时发现G表无示数，说明未发生光电效应
C．b端接电源正极，某种色光照射时发现G表无示数，将滑片向右滑，G表可能会有示数
8
D．通过G表的电流方向与a、b的电势高低无关
D
谢谢观看
Thank you for watching4.2光电效应
1 (2024南通阶段测试)如图所示，在演示光电效应的实验中，将一带电锌板与灵敏验电器相连，验电器指针张开．用弧光灯发出的紫外线照射锌板后，观察到验电器的指针张角减小，下列说法中正确的是(　　)
A. 锌板原来带正电
B. 若仅减弱照射光的强度，仍能观察到指针张角减小
C. 若用可见光照射锌板，也能观察到指针张角减小
D. 无论用什么光照射，只要时间够长，锌板都能发生光电效应
2 (2024南通通州阶段测试)爱因斯坦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年的诺贝尔物理学奖．某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系如图所示，金属材料的极限频率和逸出功分别为(　　)
A. ，b B. a，b
C. a， D. ，
3 (2025扬州期末)红外线理疗仪发出的红外线的频率为ν，波长为λ，光子的能量为ε，普朗克常量为h，下列关系式中正确的是(　　)
A. ε＝
B. ε＝hν
C. λ＝cν
D. λ＝
4 (2024南通海门抽测)如图所示是研究光电效应的电路图．实验时，入射光频率大于阴极K金属材料的截止频率．当滑动变阻器的滑片从最左端逐渐滑到最右端过程中，关于光电流I与光电管两端电压U的关系可能正确的是(　　)
A B C D
5 (2024宿迁阶段测试)被称为“火焰发现者”的火灾报警器，其光电管的阴极对室内灯光中的紫外线毫无反应，只有被明火中的紫外线照射时才会报警．已知光电管阴极的金属发生光电效应的截止频率为ν0，灯光中紫外线的频率为ν1，明火中紫外线的频率为ν2，则ν0、ν1、ν2的大小关系是(　　)
A. ν2>ν1>ν0 B. ν1>ν2>ν0
C. ν2>ν0>ν1 D. ν0>ν2>ν1
6 (2025宿迁模拟预测)如图甲所示，用强度不变的单色光照射阴极K，改变滑动变阻器的滑片位置，得到流过电流表的电流I与电压表两端电压U的关系图像如图乙所示．当电压表示数分别为U0、3U0时，到达阳极A的光电子最大动能的比值为(　　)
甲 乙
A. 1∶1 B. 1∶2
C. 2∶3 D. 3∶4
7 (2025南通海门阶段检测)在光电效应实验中，用不同频率的单色光照射A、B两种金属表面，均有光电子逸出，其最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系如图所示．已知普朗克常量为h，则(　　)
A. A的逸出功小于B的逸出功
B. 图中直线的斜率为
C. 由图可知两入射光的光强相同
D. 若两金属产生光电子的最大初动能相等，则照射到A金属表面的光频率较高
8 (2023盐城期末)在光电效应实验中，小明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、乙、丙)，如图所示．下列说法正确的是(　　)
A. 入射光的波长λ甲<λ乙
B. 入射光的波长λ乙>λ丙
C. 入射光的频率ν甲>ν丙
D. 入射光的频率ν乙>ν丙
9 (2025徐州阶段测试)如图所示，平行板电容器由两块大的金属板A和B组成．用频率为ν的光照射其中一块金属板A，金属板发射光电子，已知该金属的逸出功为W0，电子的电荷量为e，普朗克常量为h，下列说法正确的是(　　)
A. A板带负电，B板带正电
B. 光电子的最大初动能为hν－W0
C. 两板间的最大电压为
D. 金属板发射的所有光电子的动能都相等
10 (2025泰州模拟预测)如图甲所示为研究光电效应的实验装置，用波长为λ的单色光照射光电管的阴极K，用理想微安表测得的I与理想电压表测得的U关系如图乙所示，图中AB段近似为直线，A点电压为UA，B点电流为IB，电子的电量为e，真空中的光速为c，普朗克常量为h.求：
(1) 阴极K的逸出功W0；
(2) 断开开关S，保持入射光光强、频率均不变，两电表均有示数，将光电管等效为电源，求该等效电源的电动势E和内阻r.
甲 乙
11 (2023扬州期末)如图所示为某光电转换装置，真空中放置着不带电平行金属板，金属板A的逸出功为W0，用频率为ν的光照射A板，电子电荷量大小为e，普朗克常量为h，忽略电子之间的相互作用．求：
(1) 从金属板A上逸出光电子的最大初动能Ekm；
(2) 金属板A、B间的最大电压Um.
第2节　光电效应
1. B　紫外线照射锌板后，观察到验电器的指针张角减小，说明锌板表面有光电子逸出，发生了光电效应，由此可得锌板原来带负电，A错误；若仅减弱照射光的强度，逸出电子数会减少，但依然可以发生光电效应，则仍能观察到指针张角减小，B正确；可见光频率小于紫外线频率，则用可见光照射锌板不一定会发生光电效应，则指针张角不一定发生变化，C错误；当照射光的频率小于锌板的截止频率时，无论照射多久，都不会发生光电效应，D错误．
2. B　根据光电效应方程可得Ekm＝hν－W0＝hν－hν0，由图可知金属材料的极限频率为a；根据图像的斜率可知h＝，解得逸出功为W0＝hν0＝b.B正确．
3. B　ε是光子能量，h是普朗克常量，ν是光的频率，光子能量公式ε＝hν，故A错误，B正确；根据λ＝cT＝，故C、D错误．
4. A　滑片在最左端时，由于光电效应可知会产生光电流，当滑片向右端移动时，光电子受向左的电场力逐渐增大，光电流逐渐达到饱和电流．A正确．
5. C　根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，因为光电管的阴极对室内灯光中的紫外线毫无反应，故ν1＜ν0，光电管的阴极只有被明火中的紫外线照射时才会报警，故ν2>ν0，故ν0、ν1、ν2的大小关系是ν2>ν0>ν1，C正确．
6. B　根据题意可知，光电子从金属表面逸出后的最大初动能为Ekm＝eU0，根据动能定理可得当电压表示数分别为U0、3U0时，到达阳极A的光电子的最大动能分别为Ek1＝Ekm＋eU0，Ek2＝Ekm＋3eU0，联立可得 ＝＝，故B正确．
7. A　由光电效应方程Ekm＝hν－W0，由图知图线A在纵轴上的截距绝对值较小，所以金属A的逸出功小于B的逸出功，故A正确；由Ekm＝hν－W0，可知图中直线的斜率为普朗克常量h，故B错误；在得到这两条直线时，与入射光的强度无关，无法比较光照强度，故C错误；由图知，若这两种金属产生的光电子具有相同的最大初动能，则照射到A金属表面的光频率较低，故D错误．
8. D　由于使用的是同一光电管，则金属的逸出功一定，由于eUc＝Ekmax＝hν－W0，根据图像可知，甲、丙的遏止电压相等，且均小于乙的遏止电压，可知入射光的频率ν乙>ν丙＝ν甲，故C错误，D正确；根据c＝＝λν，结合上述可知λ乙<λ丙＝λ甲，故A、B错误．
9. B　用频率为ν的光照射金属板A，发生光电效应，有光电子逸出，A板失去电子带正电，故A错误；光子的能量为hν，由爱因斯坦光电效应方程可知，光电子的最大初动能为Ekm＝hν－W0，故B正确；A板不断有光电子逸出到达B板，两板间的电压不断变大，当具有最大初动能的光电子刚好不能到达B板时，A、B板间电压达到最大，由动能定理得－eUmax＝0－Ekm，解得Umax＝，故C错误；不是所有光电子都是以最大初动能逸出的，只有金属表面的光电子直接向外飞出时，才具有最大初动能，从内层发射的光电子，在逸出的过程中会损失更多的能量，则此时光电子的动能小于最大初动能，故D错误．
10. (1) 由题意知遏止电压为UA，根据光电效应方程有eUA＝h－W0，
解得W0＝h－eUA.
(2) 根据闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir，
题意知在A点电压为UA，电流为0，代入上式，得电动势E＝UA，
在B点电压为0，电流为IB，代入上式有
E＝IBr＝UA，
解得内阻r＝.
11. (1) 光子的能量为hν，由光电效应方程
hν＝W0＋Ekm，
解得Ekm＝hν－W0.
(2) A板不断有光电子逸出到达B板，A、B板间的电压不断变大，当具有最大初动能的光电子刚好不能到达B板时，A、B板间电压达到最大值，由动能定理得－eUm＝0－Ekm，
解得最大电压为Um＝.(共38张PPT)
第2节　光电效应
课题3　光的波粒二象性
第四章
原子结构和波粒二象性
内容索引
学习目标
活动方案
检测反馈
学 习 目 标
1．了解康普顿效应及其意义．
2．认识光的本性．
活 动 方 案
活动一：了解康普顿效应及光子的动量
阅读教材“康普顿效应和光子的动量”部分，回答下列问题：
碰撞前
碰撞后
1．康普顿效应
在光的散射中，除了与入射波长λ0________的成分外，还有波长________λ0的成分．
相同
大于
2．康普顿效应的意义
康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也有动量，深入揭示了光的粒子性的一面，再次证明了爱因斯坦光子说的正确性．如图给出了光子与静止电子碰撞后，电子的运动方向，则碰后光子可能沿方向_____运动，能量________(选填“不变”“增大”或“减小”)，频率________(选填“不变”“变小”或“变大”)，速度________(选填“不变”“变小”或“变大”)，波长________(选填“不变”“变短”或“变长”)．
1
碰前
碰后
减小
变小
不变
变长
【解析】 因光子与电子在碰撞过程中动量守恒，所以碰撞之后光子和电子的总动量的方向与光子碰前动量的方向一致，可见碰后光子运动的方向可能沿1方向，不可能沿2或3方向；通过碰撞，光子将一部分能量转移给电子，能量减少，由E＝hν知，频率变小，再根据c＝λν知，波长变长．
3．说说光电效应和康普顿效应的区别．
【答案】光电效应应用于电子吸收光子的问题；而康普顿效应应用于讨论光子与电子碰撞且没有被电子吸收的问题．
4．康普顿散射实验有什么意义？写出你的想法，并在小组内交流．
【答案】有力地支持了爱因斯坦“光量子”假设；首次在实验上证实了“光子具有动量”的假设；证实了在微观世界的单个碰撞事件中，动量和能量守恒定律仍然是成立的．
活动二：认识光的本性
光的波动说与微粒说之争从17世纪初笛卡儿提出的两点假说开始，至20世纪初以光的波粒二象性告终，前后共经历了三百多年的时间．牛顿、惠更斯、托马斯·杨、菲涅耳等多位著名的科学家成为这一论战双方的主辩手，正是他们的努力揭开了遮盖在“光的本质”外面那层扑朔迷离的面纱．
1．下列实验中，哪些体现了光的波动性？哪些体现了光的粒子性？
光的单缝衍射
光的双缝干涉
光电效应
薄膜干涉
【答案】单缝衍射、双缝干涉、薄膜干涉体现了光的波动性．光电效应体现了光的粒子性．
2．1905年，爱因斯坦在德国《物理年报》上发表了题为《关于光的产生和转化的一个推测性观点》的论文．这是历史上第一次揭示微观客体波动性和粒子性的统一，即波粒二象性．1921年，爱因斯坦因为“光的波粒二象性”这一成就而获得了诺贝尔物理学奖．
(1)光子的能量：ε ＝________；光子的动量：p ＝______．
(2)意义：ε和p是描述物质的________性的物理量；频率ν和波长λ是描述光的________性的典型物理量．因此_______________揭示了光的粒子性和波动性之间的密切关系，架起了粒子性与波动性的桥梁．
hν
粒子
波动
普朗克常量h
(3)阅读下图，回顾科学家探究光的本性的历程．
3．康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现了部分X射线的波长变长．X射线波长变长，则 (　　)
A．速度变小 B．频率变大
C．动量变小 D．能量变大
C
检 测 反 馈
1．白天的天空各处都是亮的，是大气分子对太阳光散射的结果．美国物理学家康普顿由于在这方面的研究而荣获了1927年的诺贝尔物理学奖．假设一个运动的光子和一个静止的自由电子碰撞以后，电子向某一个方向运动，光子沿另一方向散射出去，则这个散射光子跟原来的光子相比 (　　)
A．频率变大 B．速度变小
C．光子能量变大 D．波长变长
1
D
1
【解析】 光子与电子碰撞时，遵守动量守恒定律和能量守恒定律，自由电子被碰前静止，被碰后动量、能量增加，所以光子的动量、能量减小．光速不变，波长变长，频率变小，故D正确．
2．下列关于光的波粒二象性的说法中，不正确的是 (　　)
A．大量光子产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显示出粒子性
B．频率越大的光其粒子性越显著，频率越小的光其波动性越显著
C．光在传播时往往表现出波动性，光在跟物质相互作用时往往表现出粒子性
D．光不可能同时具有波动性和粒子性
2
D
2
【解析】 光既具有粒子性，又具有波动性，大量的光子波动性比较明显，个别光子粒子性比较明显，故A正确，D错误；在光的波粒二象性中，频率越大的光其粒子性越显著，频率越小的光其波动性越显著，故B正确；光在传播时往往表现出波动性，光在跟物质相互作用时往往表现出粒子性，故C正确．故选D．
3．在探究光电效应现象时，某同学分别用频率为ν1、ν2的两单色光照射密封真空管中的钠阴极，钠阴极发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流，实验得到了两条光电流与电压之间的关系曲线(甲、乙)，如图所示，已知U1＝2U2，ν1＞ν2，普朗克常量用h表示，
3
则以下说法中正确的是 (　　)
A．曲线甲为频率为ν1的光照射时的图像
B．频率为ν1的光在单位时间内照射到钠阴极的光子数多
C．两单色光的频率之比为2∶1
D．该金属的逸出功为h(2ν2－ν1)
3
D
4．利用如图所示的电路研究光电效应现象，滑片P的位置在O点的正上方．已知入射光的频率大于阴极K的截止频率，且光的强度较大，则 (　　)
A．减弱入射光的强度，遏止电压变小
B．P不移动时，微安表的示数为零
C．P向a端移动，微安表的示数增大
4
D．P向b端移动，光电子到达阳极A的最大动能增大
D
4
【解析】 遏止电压仅与入射光频率有关，与强度无关，故A错误；P不移动时，也会有光电子到达阳极A形成光电流，微安表应有示数，故B错误；P向a端移动，光电管的负向电压变大，则光电流变小，微安表的示数变小，故C错误；P向b端移动，则分压所得正向电压变大，由eUAK＝EkA－Ek初可知，光电子到达阳极A的最大动能增大，故D正确．
5．上海光源通过电子—光子散射使光子能量增加，光子能量增加后 (　　)
A． 频率减小 B． 波长减小
C．动量减小 D． 速度减小
5
B
5
6．甲、乙两种光子的能量之比为1∶2，则甲、乙两种光子的 (　　)
A．动量之比为1∶2 B．频率之比为1∶1
C．波速之比为1∶2 D．波长之比为1∶1
6
A
6
7．激光冷却中性原子的原理如图所示，质量为m、速度为v0的原子连续吸收多个迎面射来的频率为ν的光子后，速度减小．不考虑原子质量的变化，光速为c．求：
(1)一个光子的动量；
(2)原子吸收第一个光子后速度的大小．
7
7
8．如图所示，阴极K用极限波长λ0＝0.66 μm的金属铯制成，用波长λ＝0.50 μm的绿光照射阴极K，调整两个极板间电压．当A板电势比阴极电势高出2.5 V时，光电流达到饱和，电流表示数为0.64 μA．
(1)求每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极时的最大初动能；
8
(2)如果把照射阴极的绿光光强增大为原来的2倍，求每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极的最大初动能．
8
(2)如果照射光的频率不变，光强加倍，根据光电效应实验规律知阴极每秒钟发射的光电子数n′＝2n＝8.0×1012．
光电子的最大初动能仍然是Ek＝9.6×10－20 J．
8
9．“夸父一号”太阳探测卫星可以观测太阳辐射的硬X射线．硬X射线是波长很短的光子，设波长为λ．若太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，卫星探测仪镜头正对着太阳，每秒接收到N个该种光子．已知探测仪镜头面积为S，卫星离太阳中心的距离为R，普朗克常量为h，光速为c，求：
(1)每个光子的动量p和能量E；
(2)太阳辐射硬X射线的总功率P．
9
9
谢谢观看
Thank you for watching4.2光电效应
课题1　光电效应的规律
1. 了解光电效应的实验现象．
2. 理解光电效应的实验规律．
3. 知道光电效应的规律与光的电磁理论间的矛盾．
1. 照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出．这个现象称为光电效应，这种电子常称为光电子．观察光电效应的演示实验（如图甲所示），回答下列问题：
甲 乙
(1)如图乙所示，锌板在紫外线灯的照射下，连接锌板的验电器张开了一定的角度，怎样解释这种现象？
(2)光电子和普通的电子有区别吗？
(3)实验中，若不用紫外线灯照射，而用红光照射，却看不到类似的现象，这个说明能否产生光电效应与什么有关？
(4)实验中，若把锌板换成银板，即使还用紫外线灯照射，也看不到类似的现象，这个说明能否产生光电效应与什么有关？
2. 光电效应实验的装置如图所示，则下列说法中正确的是(　　)
A. 用紫外线照射锌板，验电器指针会发生偏转
B. 用红外线照射锌板，验电器指针会发生偏转
C. 锌板带的是负电荷
D. 使验电器指针发生偏转的是负电荷
阅读教材，回答下列问题：
1. 研究光电效应中电子发射的情况与照射光的强弱、光的颜色（频率）等物理量之间的关系的电路如图所示，光电管的阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，阴极K在受到光照时能够发射光电子．阴极K与阳极A之间电压U的大小可以调整，电源的正负极也可以对调．电源按图示极性连接时，闭合开关后，阳极A吸收阴极K发出的光电子，在电路中形成光电流（光电子形成的电流）.
科学家通过实验，发现以下光电效应的实验规律：
(1)存在截止频率
当入射光的频率　　　　（选填“高于”或“低于”）金属的截止频率（或极限频率）时不发生光电效应．
(2)存在饱和电流
①根据以上材料和电路图判断：光电管中光电流的方向是　　　　（选填“A→K”或“K→A”）.若电压U为0，电流I为0吗？答：　　　　．
②在光照强度不变的条件下，把滑动变阻器的滑片向右滑动，电压U　　　　（选填“增大”或“减小”），光电流最终趋于一个饱和值，即使再增大电压，光电流也不再增加，此电流即为饱和电流．请在I-U图像中定性地画出以上变化过程的图线（用“甲”标识）.
③在光的频率（颜色）不变的情况下，入射光越强，单位时间内发射的光电子数目　　　　，饱和电流　　　　．请在I-U图像中定性地画出相同频率、光强较大情况下的图线（用“乙”标识）.
(3)存在遏止电压
如果施加反向电压（即阴极接电源正极、阳极接电源负极），光电子在光电管两极间的电场中做　　　　运动，随着反向电压增大，到达阳极的光电子数目将　　　　，当动能最大的光电子也不能到达阳极时，光电流即减为0.使光电流减小到0时的反向电压称为遏止电压，用符号Uc表示．这一现象表明，光电子飞出时的最大初动能（即动能最大值）与遏止电压应该满足关系　　　　　　　　Ｗ．
实验还表明，对于一定颜色的光，遏止电压都是　　　　的，与光照强度　　　　，这说明光电子的能量只与光的　　　　有关．
若实验中换用频率更大、单位时间内发射的光电子数目更少的光做实验，请在I-U图像中定性地画出该种情况下的图线（用“丙”标识），同时补全甲、乙两图线在反向电压情况下的图线．（设甲、乙两图线对应的遏止电压为Uc1、丙图线对应的遏止电压为Uc2）
(4)光电效应具有瞬时性
当入射光频率超过截止频率时，无论入射光怎样微弱，照到金属时会立即产生光电流．精确测量表明产生电流的时间很快，即光电效应几乎是瞬时的．
2. 如图所示，这是研究光电效应的电路图，下列叙述中正确的是(　　)
A. 只调换电源的极性，移动滑片P，当电流表示数为零时，电压表示数为遏止电压Uc的数值
B. 保持光照条件不变，滑片P向右滑动的过程中，电流表示数将一直增大
C. 不改变光束颜色和电路，增大入射光束强度，电流表示数不变
D. 阴极K需要预热，光束照射后需要一定的时间才会有光电流
3. 利用光电管研究光电效应的实验如图所示，用频率为ν的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则(　　)
A. 用紫外线照射，电流表不一定有电流通过
B. 用红外线照射，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
1. 逸出功
如图所示，电子吸收光的能量后，它要逃出金属，必须克服金属对它的束缚做功，而金属内不同位置的电子逃出金属时，需要做的功也不同，金属最外面的电子逸出时需要克服的功最少．
(1)使电子从金属中逸出所需做功的　　　　叫作这种金属的逸出功，逸出功W0的常用单位是电子伏特(eV).不同金属的逸出功　　　　．
(2)如何理解同样的照射条件，有的金属能发生光电效应，而有的不能？想一想：逸出功大的还是逸出功小的金属更容易发生光电效应现象？
(3)克服金属逸出功而逸出金属的光电子具有最大初动能，所有逸出金属的光电子具有的动能都等于最大初动能吗？
2. 利用光的电磁理论解释光电效应有哪些困难？
1. 关于光电效应，下列表述正确的是(　　)
A. 金属的极限频率与入射光的频率成正比
B. 光电流的强度与入射光的强度无关
C. 用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的最大初动能要大
D. 对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应
2. 如图所示，将一块锌板通过金属导线连接在验电器上，并使锌板带负电，验电器指针张开．现用紫外线灯照射锌板，观察到验电器指针张开的角度先变小后变大，下列说法正确的是(　　)
A. 紫外线灯给锌板补充正电荷
B. 紫外线带走了锌板和验电器上的负电荷
C. 锌板在紫外线灯照射下失去电子
D. 锌板电子吸收的紫外线能量小于逸出功
3. 如图所示为一光电管电路，滑动变阻器滑动触头P位于AB上某点，用光照射光电管阴极，电表无偏转，要使电表指针偏转，可采取的措施是(　　)
A. 加大照射光强度　
B. 换用波长短的光照射
C. 将P向B滑动　
D. 将电源正负极对调
4. 现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生，则下列说法正确的是(　　)
A. 保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流不变
B. 入射光的频率变高，饱和光电流变大
C. 入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大
D. 保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生
5. 研究光电效应的电路如图所示．用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管中的钠极板（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的关系图像中，正确的是(　　)
A B C D
6. 用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果光的频率不变，而减弱光的强度，则(　　)
A. 逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能不变
B. 逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能减小
C. 逸出的光电子数不变，光电子的最大初动能减小
D. 光的强度减弱到某一数值，就没有光电子逸出了
7. 如图所示是研究光电效应的电路，阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，K在受到光照时能够发射光电子．阳极A吸收阴极K发出的光电子，在电路中形成光电流．如果用单色光a照射阴极K，电流表的指针发生偏转；用单色光b照射光电管阴极K时，电流表的指针不发生偏转．下列说法正确的是(　　)
A. a光的波长一定大于b光的波长
B. 只增加a光的强度可能使通过电流表的电流增大
C. 只增加a光的强度可使逸出的电子最大初动能变大
D. 阴极材料的逸出功与入射光的频率有关
8. 光电效应实验装置如图所示，关于光电效应实验，下列说法中正确的是(　　)
A. 为了测量饱和电流，a端应接电源的正极，且滑片P应尽量向右滑
B. a端接电源正极，某种色光照射时发现G表无示数，说明未发生光电效应
C. b端接电源正极，某种色光照射时发现G表无示数，将滑片向右滑，G表可能会有示数
D. 通过G表的电流方向与a、b的电势高低无关
课题2　爱因斯坦光电效应方程
1. 了解爱因斯坦的光子说．
2. 理解爱因斯坦的光电效应理论，能用光电效应方程解释光电效应现象．
3. 会解决光电效应的问题．
为了解释光电效应，1905年爱因斯坦在普朗克能量子假说的基础上提出了光量子假说，解决了经典物理学无法解释的光电效应．根据光量子假说，爱因斯坦顺利地推出普朗克公式，并且还提出了一个光电效应方程．
1. 光子说：空间传播的光的能量是不连续的，光在发射和吸收时能量是一份一份的，每一份叫作一个光子．光子的能量为ε＝　　　　，其中h是普朗克常量，其值为6.63×10-34 J·s.
2. 红外线、可见光（红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫）、紫外线按频率大小是怎样排列的？按波长又是怎样排列？根据光子说，光子的能量用波长如何计算？
1. 在光电效应中，金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hν，其中一部分能量用来克服金属的逸出功W0，剩下的另一部分能量为光电子逸出金属后的初动能Ek.由能量守恒写出光电效应方程的表达式为Ek＝　　　　．
注意：
(1)光子与光电子
光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电，光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子，光子是光电效应的因，光电子是果．
(2)光电子的动能与光电子的最大初动能
光照射到金属表面时，光子的能量全部被电子吸收，电子吸收了光子的能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功，才具有最大初动能．爱因斯坦光电效应方程中的Ek是光电子的最大初动能，课题1中已经讨论过：就某个光电子而言，其离开金属时剩余动能大小可以是0～Ek范围内的任何数值．
2. 阅读教材，理解爱因斯坦光电效应方程对光电效应实验中各种现象的解释，回答下列问题：
(1)电子只要吸收　　　　个光子就可以从金属表面逸出，所以不需时间的累积．
(2)若能发生光电效应，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>　　　　，而这一数值恰好是光电效应的截止频率．如图所示，是光电子最大初动能Ek随入射光频率ν的变化曲线，横轴上的截距是　　　　，纵轴上的截距是　　　　　　　　　　，斜率为　　　　．
(3)入射光的强度I指单位时间内照射到单位面积上的总能量，等于光子能量hν与入射光子数n的乘积，即I＝nhν.发生光电效应时，单位时间逸出金属单位面积上的光电子数n′　　　　（选填“>”“<”或“＝”）n.
(4)某种光在能发生光电效应的情况下，其他条件不变，光强越大，　　　　数越多，逸出的　　　　数也越多，所以　　　　也越大．
总结：光电效应规律中的两条线索：
(5)补全表达式：　　　　＝mev＝Ek＝hν－W0＝hν－hνc＝hν－h.
3. 光电效应方程的验证
爱因斯坦光电效应方程给出了光电子的最大初动能Ek与入射光的频率ν的关系．但是，很难直接测量光电子的动能，容易测量的是遏止电压Uc.美国物理学家密立根想测量金属的遏止电压Uc与入射光的频率ν，由此算出普朗克常量h.他花了十年时间做了“光电效应”实验，结果在 1915年证实了爱因斯坦光电效应方程，h的值与理论值完全一致，证明了“光量子”理论的正确．
在某次光电效应实验中，得到的遏止电压Uc与入射光的频率ν的关系如图所示．若该直线的斜率和纵截距分别为k和b，电子电荷量的绝对值为e，则普朗克常量可表示为　　　　，所用材料的逸出功可表示为　　　　．
提醒：为了作图方便，教材图4.2-5中两个坐标轴的交点没有选在原点，读图时要注意并领会这种数学方法．
活动三：分析光电效应的相关问题
1. 实验得到金属钙的光电子的最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系如图所示．若已知金属钨、钙、钠的逸出功分别为4.54 eV、3.20 eV、2.29 eV，则下列说法正确的是(　　)
A. 用钨做实验得到的图线也是一条直线，其斜率比图中直线的斜率大
B. 用钠做实验得到的图线也是一条直线，其斜率比图中直线的斜率大
C. 用钠做实验得到的图线也是一条直线，设其延长线与纵轴交点的坐标为(0，－Ek2)，则Ek2D. 用金属钨做实验，当入射光的频率ν<ν1时，可能会有光电子逸出
2. 如图所示，当开关S断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极K，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，电流表读数为零．求：
(1)此时光电子的最大初动能的大小；
(2)该阴极材料的逸出功．
3. 我国中微子探测实验利用光电管把光信号转换为电信号．如图所示，A和K分别是光电管的阳极和阴极，加在A、K之间的电压为U.现用发光功率为P的激光器发出频率为ν的光全部照射在K上，回路中形成电流．已知阴极K材料的逸出功为W0，普朗克常量为h，电子电荷量为e.
(1)求光电子达到A时的最大动能Ekm；
(2)若每入射N个光子会产生1个光电子，所有光电子都能到达A，求回路中的电流强度I.
1. 某单色光照射某金属时不能产生光电效应，则下列措施中可能使该金属产生光电效应的是(　　)
A. 延长光照时间　 B. 增大光的强度
C. 换用波长较短的光照射　 D. 换用频率较低的光照射
2. 用绿光照射一光电管，能产生光电效应，欲使光电子从阴极逸出时的最大初动能增加，则应(　　)
A. 改用红光照射　 B. 增大绿光的强度
C. 增大光电管上的加速电压　 D. 改用紫光照射
3. 某种单色光的频率为ν，用它照射某种金属时，在逸出的光电子中动能最大值为Ek，则这种金属逸出功和极限频率分别是(　　)
A. hν－Ek，ν－　 B. Ek－hν，ν＋
C. hν＋Ek，ν－　 D. Ek＋hν，ν＋
4. 如图所示为一真空光电管的应用电路，其阴极金属材料的极限频率为4.5×1014 Hz，则以下判断正确的是(　　)
A. 发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的频率
B. 发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的强度
C. 用λ＝0.5 μm的光照射光电管时，电路中没有光电流产生
D. 光照射时间越长，电路中的光电流越大
5. 已知钙的逸出功是3.20 eV，对此理解正确的是(　　)
A. 钙中的电子脱离钙需做功3.20 eV
B. 钙表面的电子脱离钙需做功3.20 eV
C. 钙只需吸收3.20 eV的能量就有电子逸出
D. 入射光子的能量小于3.20 eV也能发生光电效应
6. 在做光电效应的实验时，某种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，由实验图不能求出的是(　　)
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. 单位时间内逸出的光电子数
7. 现有a、b、c三束单色光，其波长关系为λa＞λb＞λc.用b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应．若分别用a光束和c光束照射该金属，则可以断定(　　)
A. a光束照射时，不能发生光电效应
B. c光束照射时，不能发生光电效应
C. a光束照射时，释放出的光电子数目最多
D. c光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最小
8. 用图示装置研究光电效应的规律，ν为入射光的频率，Uc为遏止电压，I为电流表示数，U为电压表示数．下列反映光电效应规律的图像可能正确的是(　　)
A B C D
9. 铝的逸出功为4.2 eV，现用波长为200 nm的光照射铝的表面．已知h＝6.63×10-34 J·s，求：
(1)光电子的最大初动能；
(2)遏止电压；
(3)铝的截止频率．
研究光电效应的装置如图甲所示，通过实验记录电流表和电压表示数，绘制出I-U图像如图乙所示，图中Uc、I0、Im均已知．已知入射光的频率为ν，普朗克常量为h，电子电量为e，求：
(1)时间t内从阴极K表面射出的光电子数n；
(2)该光电管阴极K的极限频率νc.
甲 乙
课题3　光的波粒二象性
1. 了解康普顿效应及其意义．
2. 认识光的本性．
阅读教材“康普顿效应和光子的动量”部分，
回答下列问题：
光子在介质中和物质微粒相互作用时，可能
使光向任何方向传播，这种现象叫光的散射．康普顿在研究石墨中的电子对X射线的散射时发现， 碰撞前 碰撞后
有些散射波的波长比入射波的波长略大，他假设光子和电子、质子这样的实物粒子一样，不仅具有能量，也具有动量，光子的动量p＝，碰撞过程中能量守恒，动量也守恒．基于这个假定的理论结果与实验符合得很好．
1. 康普顿效应
在光的散射中，除了与入射波长λ0　　　　的成分外，还有波长　　　　λ0的成分．
2. 康普顿效应的意义
康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也有动量，深入揭示了光的粒子性的一面，再次证明了爱因斯坦光子说的正确性．如图给出了光子与静止电子碰撞后，电子的运动方向，则碰后光子可能沿方向　　　　运动，能量　　　　（选填“不变”“增大”或“减小”），频率　　　　（选填“不变”“变小”或“变大”），速度　　　　（选填“不变”“变小”或“变大”），波长　　　　（选填“不变”“变短”或“变长”）.
碰前 碰后
3. 说说光电效应和康普顿效应的区别．
4. 康普顿散射实验有什么意义？写出你的想法，并在小组内交流．
光的波动说与微粒说之争从17世纪初笛卡儿提出的两点假说开始，至20世纪初以光的波粒二象性告终，前后共经历了三百多年的时间．牛顿、惠更斯、托马斯·杨、菲涅耳等多位著名的科学家成为这一论战双方的主辩手，正是他们的努力揭开了遮盖在“光的本质”外面那层扑朔迷离的面纱．
1. 下列实验中，哪些体现了光的波动性？哪些体现了光的粒子性？
光的单缝衍射 光的双缝干涉 光电效应 薄膜干涉
2. 1905年，爱因斯坦在德国《物理年报》上发表了题为《关于光的产生和转化的一个推测性观点》的论文．这是历史上第一次揭示微观客体波动性和粒子性的统一，即波粒二象性．1921年，爱因斯坦因为“光的波粒二象性”这一成就而获得了诺贝尔物理学奖．
(1)光子的能量：ε ＝　　　　；光子的动量：p ＝　　　　．
(2)意义：ε和p是描述物质的　　　　性的物理量；频率ν和波长λ是描述光的　　　　性的典型物理量．因此　　　　　　　　　　揭示了光的粒子性和波动性之间的密切关系，架起了粒子性与波动性的桥梁．
(3)阅读下图，回顾科学家探究光的本性的历程．
3. 康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现了部分X射线的波长变长．X射线波长变长，则(　　)
A. 速度变小 B. 频率变大 C. 动量变小 D. 能量变大
1. 白天的天空各处都是亮的，是大气分子对太阳光散射的结果．美国物理学家康普顿由于在这方面的研究而荣获了1927年的诺贝尔物理学奖．假设一个运动的光子和一个静止的自由电子碰撞以后，电子向某一个方向运动，光子沿另一方向散射出去，则这个散射光子跟原来的光子相比(　　)
A. 频率变大　 B. 速度变小
C. 光子能量变大　 D. 波长变长
2. 下列关于光的波粒二象性的说法中，不正确的是(　　)
A. 大量光子产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显示出粒子性
B. 频率越大的光其粒子性越显著，频率越小的光其波动性越显著
C. 光在传播时往往表现出波动性，光在跟物质相互作用时往往表现出粒子性
D. 光不可能同时具有波动性和粒子性
3. 在探究光电效应现象时，某同学分别用频率为ν1、ν2的两单色光照射密封真空管中的钠阴极，钠阴极发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流，实验得到了两条光电流与电压之间的关系曲线（甲、乙），如图所示，已知U1＝2U2，ν1>ν2，普朗克常量用h表示，则以下说法中正确的是(　　)
A. 曲线甲为频率为ν1的光照射时的图像
B. 频率为ν1的光在单位时间内照射到钠阴极的光子数多
C. 两单色光的频率之比为2∶1
D. 该金属的逸出功为h(2ν2－ν1)
4. 利用如图所示的电路研究光电效应现象，滑片P的位置在O点的正上方．已知入射光的频率大于阴极K的截止频率，且光的强度较大，则(　　)
A. 减弱入射光的强度，遏止电压变小
B. P不移动时，微安表的示数为零
C. P向a端移动，微安表的示数增大
D. P向b端移动，光电子到达阳极A的最大动能增大
5. 上海光源通过电子—光子散射使光子能量增加，光子能量增加后(　　)
A. 频率减小　　 B. 波长减小　　
C. 动量减小　　 D. 速度减小
6. 甲、乙两种光子的能量之比为1∶2，则甲、乙两种光子的(　　)
A. 动量之比为1∶2
B. 频率之比为1∶1
C. 波速之比为1∶2
D. 波长之比为1∶1
7. 激光冷却中性原子的原理如图所示，质量为m、速度为v0的原子连续吸收多个迎面射来的频率为ν的光子后，速度减小．不考虑原子质量的变化，光速为c.求：
(1)一个光子的动量；
(2)原子吸收第一个光子后速度的大小．
8. 如图所示，阴极K用极限波长λ0＝0.66 μm的金属铯制成，用波长λ＝0.50 μm的绿光照射阴极K，调整两个极板间电压．当A板电势比阴极电势高出2.5 V时，光电流达到饱和，电流表示数为0.64 μA.
(1)求每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极时的最大初动能；
(2)如果把照射阴极的绿光光强增大为原来的2倍，求每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极的最大初动能．
9.“夸父一号”太阳探测卫星可以观测太阳辐射的硬X射线．硬X射线是波长很短的光子，设波长为λ.若太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，卫星探测仪镜头正对着太阳，每秒接收到N个该种光子．已知探测仪镜头面积为S，卫星离太阳中心的距离为R，普朗克常量为h，光速为c，求：
(1)每个光子的动量p和能量E；
(2)太阳辐射硬X射线的总功率P.
第2节　光电效应
课题1　光电效应的规律
【活动方案】
活动一：
1. (1)验电器带了电荷，说明在紫外线灯的照射下锌板失去电子，带了正电，使得验电器张开了一定的角度．
(2)光电效应中从金属表面飞出的电子叫作光电子，本质上也是电子，与普通的电子一样．
(3)与照射光的频率有关，频率越高，越有可能发生光电效应．
(4)与金属本身也有关系．
2. A　用紫外线照射连接灵敏验电器的锌板，验电器的指针就张开一定的角度，进一步验证知道锌板带的是正电．这是由于在紫外线照射下，锌板中有一部分自由电子从表面飞出去，锌板缺少电子，于是带正电．验电器与锌板相连，验电器也带正电．故A正确，C、D错误．因红外线频率小于锌的极限频率，所以用红外线照射锌板不发生光电效应，故B错误．
活动二：
1. (1)低于　(2)①A→K　不为0　②增大
③越多　越大
(3)减速　减少　mv2＝eUc　相同　无关 频率
2. A　当只调换电源的极性时，电子从K到A做减速运动，到A恰好速度为零时对应电压为遏止电压，所以A正确；当其他条件不变，P向右滑动，加在光电管两端的电压增加，光电子运动更快，由I＝ 得电流表读数变大，但当达到饱和光电流时，电流表示数不变，B错误；只增大入射光束强度时，单位时间内发射的光电子数变多，电流表示数变大，C错误；因为光电效应的发生是瞬间的，阴极K不需要预热，所以D错误．
3. D　可见光照射阴极，可以发生光电效应，用紫外线照射，因为紫外线的频率大于可见光的频率，所以一定能发生光电效应，所加的电压是正向电压，则一定有电流通过．故A错误．红外线的频率小于可见光，不一定能发生光电效应，不一定有电流通过．故B错误．频率为ν的可见光照射K，变阻器的滑片移到A端，两端的电压为零，但光电子有初动能，故电流表中仍有电流通过．故C错误．用频率为ν的可见光照射K，一定能发生光电效应，变阻器的滑片向B端滑动时，可能电流已达到饱和值，所以电流表示数可能增大，可能不变．故D正确．
活动三：
1. (1)最小值　不同
(2)若入射光的能量大于逸出功，则能发生光电效应，否则不能，逸出功小的金属更容易发生光电效应现象．
(3)不是，只有逸出金属时所克服的功等于金属的逸出功的光电子动能才是最大的，就某个光电子而言，其离开金属时的动能大小可以是0到最大初动能之间的任何数值．
2. 经典理论和光电效应的实验结果的矛盾主要有两个：一是，经典电磁理论认为，光的能量大小是由光强决定的．只要光强足够大，理论上应该能够激发光电子．但实际实验中，必须频率足够大才可以激发光电子．二是，经典电磁理论认为，电子吸收光子能量是需要时间积累的．但实验中发现，光子激发电子是瞬时的．
【检测反馈】
1. D
2. C　紫外线灯照射锌板表面，锌板中的自由电子吸收紫外线光子的能量而发生光电效应，故A、B错误，C正确；锌板电子吸收的紫外线能量大于逸出功，故D错误．
3. B　由光电管电路图可知阴极K电势低，阳极A电势高，如果K极有电子飞出，则它受到的电场力必向左，即将向左加速，然而现在G中电表指针无偏转，说明没有发生光电效应，这仅能说明照射光频率太低．这与光强、外加电压的大小及方向均无关．可见要使指针发生偏转需增大照射光的频率，即缩短照射光的波长．故B正确．
4. C　根据光电效应规律，保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，则饱和光电流变大，A错误；由爱因斯坦光电效应方程知，入射光的频率变高，产生的光电子最大初动能变大，而饱和光电流与入射光的频率和光强都有关，B错误，C正确；保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，当入射光的频率小于极限频率时，就不能发生光电效应，没有光电流产生，D错误．
5. C　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C正确．
6. A　光的强度不影响光电子的最大初动能，光电子的最大初动能与入射光的频率有关；光电效应的条件是入射光的频率大于极限频率，与光的强度无关；入射光的强度影响单位时间内发出光电子的数目，光的强度减弱，单位时间内发出光电子数目减少．故B、C、D错误，A正确．
7. B　用单色光b照射光电管中阴极K时，电流表的指针不发生偏转，说明用b光不能发生光电效应，即a光的波长一定小于b光的波长，A错误；只增加a光的强度可使阴极K单位时间内逸出的光电子数量增加，故通过电流表的电流增大，B正确；只增加a光的强度不能使逸出的电子的最大初动能变大，C错误；阴极材料的逸出功只与阴极材料有关，与入射光的频率无关，D错误．
8. D
课题2　爱因斯坦光电效应方程
【活动方案】
活动一：
1. hν
2. 频率按从小到大：红外线、可见光(红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫)、紫外线；波长按从大到小：红外线、可见光(红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫)、紫外线；ε＝.
活动二：
1. hν－W0
2. (1)一
(2)　截止频率(或极限频率)　逸出功的负值 普朗克常量
(3)<
(4)光子　光电子　光电流(或饱和电流)
(5)eUc
3. ek　－eb　解析：根据光电效应方程Ek＝hν－W0及Ek＝eUc得Uc＝－，故＝k，b＝－，得h＝ek，W0＝－eb.
活动三：
1. C　由光电效应方程Ek＝hν－W0可知Ekmν图线是直线，且斜率相同，A、B错误；由截止频率和逸出功数据可知C正确，D错误．
2. (1)由题意可知，遏止电压为0.60 V，
由动能定理得光电子的最大初动能
Ek＝eU＝0.6 eV.
(2)由光电效应方程Ek＝hν－W0得该阴极材料的逸出功W0＝hν－Ek＝2.5 eV－0.6 eV＝1.9 eV.
3. (1)Ek0＝hν－W0，
Ekm－Ek0＝Ue，
解得Ekm＝Ue＋hν－W0.
(2)取Δt时间，发出的光子数为 ，
对应的光电子数为 ，
由 e＝IΔt，
解得I＝.
【检测反馈】
1. C
2. D　由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0知，光电子的最大初动能仅与入射光的频率有关，故D正确．
3. A　由光电效应方程Ek＝hν－W0得W0＝hν－Ek，而W0＝hνc，则νc＝＝＝ν－，故A正确．
4. B　在光电管中若发生了光电效应，单位时间内发射光电子的数目只与入射光的强度有关，光电流的饱和值只与单位时间内发射光电子的数目有关．据此可判断A、D错误，B正确．波长λ＝0.5 μm 的光子的频率ν＝＝ Hz＝6×1014 Hz＞4.5×1014 Hz，可发生光电效应．故C错误．
5. B　逸出功是使电子脱离某种金属所做功的最小值，它等于金属表面的电子脱离金属所做的功，故A错误，B正确；钙中的电子至少吸收3.20 eV的能量才可能逸出，C错误；由光电效应发生的条件知，D错误．
6. D　依据光电效应方程Ek＝hν－W0可知，当Ek＝0时，ν＝νc，即图像中横坐标的截距在数值上等于金属的极限频率．图线的斜率k＝tan θ＝，可见图线的斜率在数值上等于普朗克常量．假设图线的延长线与Ek轴的交点为C，其截距为W0，有tan θ＝，而tan θ＝h，所以W0＝hνc，即图像中纵坐标轴的截距在数值上等于金属的逸出功．无法求出单位时间内逸出的光电子数．故选D.
7. A
8. C　根据光电效应方程得Ekm＝hν－W0，又因为Ekm＝eUc，解得Uc＝ν－，则遏止电压Uc与入射光子频率ν的关系图线是不过原点的直线，对于不同的金属逸出功W0不同，即截距不同，但两图线的斜率相同，故A、B错误；根据题中给定的图像，在发生光电效应的前提条件下，当电压表电压为0时，电流表示数不能为0，且存在饱和光电流，所以I-U图像不能过原点，故C正确，D错误．
9. (1)根据光电效应方程Ek＝hν－W0，
有Ek＝－W0＝ J－4.2×1.6×10-19 J＝3.225×10-19 J.
(2)由Ek＝eUc解得
Uc＝＝ V≈2.016 V.
(3)由hνc＝W0解得
νc＝＝ Hz≈1.014×1015 Hz.
10. (1)饱和光电流为Im，I＝，q＝ne，
解得时间t内光电子数n＝.
(2)光电子最大初动能为Ek，由动能定理有－eUc＝0－Ek，
光电效应方程Ek＝hν－hνc，
解得νc＝ν－.
课题3　光的波粒二象性
【活动方案】
活动一：
1. 相同　大于
2. 1　减小　变小　不变　变长
解析：因光子与电子在碰撞过程中动量守恒，所以碰撞之后光子和电子的总动量的方向与光子碰前动量的方向一致，可见碰后光子运动的方向可能沿1方向，不可能沿2或3方向；通过碰撞，光子将一部分能量转移给电子，能量减少，由E＝hν知，频率变小，再根据c＝λν知，波长变长．
3. 光电效应应用于电子吸收光子的问题；而康普顿效应应用于讨论光子与电子碰撞且没有被电子吸收的问题．
4. 有力地支持了爱因斯坦“光量子”假设；首次在实验上证实了“光子具有动量”的假设；证实了在微观世界的单个碰撞事件中，动量和能量守恒定律仍然是成立的．
活动二：
1. 单缝衍射、双缝干涉、薄膜干涉体现了光的波动性．光电效应体现了光的粒子性．
2. (1)hν　
(2)粒子　波动　普朗克常量h
3. C　X射线是一种光，光在真空中传播速度始终为c，即X射线速度不变，故A错误；根据c＝λf，可知，X射线波长变长，则频率变小，故B错误；根据λ＝，可知，X射线波长变长，则动量变小，故C正确；结合上述可知，X射线波长变长，则频率变小，根据E＝hν，可知，能量变小，故D错误．
【检测反馈】
1. D　光子与电子碰撞时，遵守动量守恒定律和能量守恒定律，自由电子被碰前静止，被碰后动量、能量增加，所以光子的动量、能量减小．光速不变，波长变长，频率变小，故D正确．
2. D　光既具有粒子性，又具有波动性，大量的光子波动性比较明显，个别光子粒子性比较明显，故A正确，D错误；在光的波粒二象性中，频率越大的光其粒子性越显著，频率越小的光其波动性越显著，故B正确；光在传播时往往表现出波动性，光在跟物质相互作用时往往表现出粒子性，故C正确．故选D.
3. D
4. D　遏止电压仅与入射光频率有关，与强度无关，故A错误；P不移动时，也会有光电子到达阳极A形成光电流，微安表应有示数，故B错误；P向a端移动，光电管的负向电压变大，则光电流变小，微安表的示数变小，故C错误；P向b端移动，则分压所得正向电压变大，由eUAK＝EkA－Ek初可知，光电子到达阳极A的最大动能增大，故D正确．
5. B　根据光子能量公式E＝hν，可知光子的能量增加后，光子的频率ν增加，A错误；根据波长与频率成反比，λ＝，可知光子波长减小，B正确；根据光子动量公式，p＝，可知光子的动量p增加，C错误；根据爱因斯坦狭义相对论的假设，真空中光速不变，D错误．
6. A　由光子的能量ε＝hν可得 ＝＝＝1∶2，故B错误；甲、乙两种光子的波速均为光速，故得 ＝＝1∶1，故C错误；由光子的速度c＝νλ可得 ＝＝2∶1，故D错误；由光子的动量p＝ 可得 ＝＝1∶2，故A正确．
7. (1)根据德布罗意波长公式有λ＝＝，
可得一个光子的动量为pc＝.
(2)根据动量守恒有mv0－pc＝mv1，
所以原子吸收第一个光子后速度的大小为
v1＝v0－.
8. (1)光电流达到饱和时， 阴极发射的光电子全部到达阳极A，阴极每秒钟发射的光电子的个数n＝＝＝4.0×1012.
根据爱因斯坦光电效应方程，光电子的最大初动能为
Ek＝hν－W0＝h－h＝6.63×10-34×3×108× J＝9.6×10-20 J．
(2)如果照射光的频率不变，光强加倍，根据光电效应实验规律知阴极每秒钟发射的光电子数n′＝2n＝8.0×1012.
光电子的最大初动能仍然是Ek＝9.6×10-20 J．
9. (1)由题意可知每个光子的动量为p＝，
每个光子的能量为E＝hν＝h.
(2)太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，根据题意设t秒发射总光子数为n，则
＝，
可得n＝，
所以t秒辐射光子的总能量W＝E′＝nh＝，
太阳辐射硬X射线的总功率P＝＝.(共42张PPT)
第2节　光电效应
课题2　爱因斯坦光电效应方程
第四章
原子结构和波粒二象性
内容索引
学习目标
活动方案
检测反馈
学 习 目 标
1．了解爱因斯坦的光子说．
2．理解爱因斯坦的光电效应理论，能用光电效应方程解释光电效应现象．
3．会解决光电效应的问题．
活 动 方 案
活动一：了解爱因斯坦的光子说
为了解释光电效应，1905年爱因斯坦在普朗克能量子假说的基础上提出了光量子假说，解决了经典物理学无法解释的光电效应．根据光量子假说，爱因斯坦顺利地推出普朗克公式，并且还提出了一个光电效应方程．
1．光子说：空间传播的光的能量是不连续的，光在发射和吸收时能量是一份一份的，每一份叫作一个光子．光子的能量为ε＝_____，其中h是普朗克常量，其值为6.63×10－34 J·s．
hν
2．红外线、可见光(红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫)、紫外线按频率大小是怎样排列的？按波长又是怎样排列？根据光子说，光子的能量用波长如何计算？
活动二：理解爱因斯坦的光电效应理论
1．在光电效应中，金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hν，其中一部分能量用来克服金属的逸出功W0，剩下的另一部分能量为光电子逸出金属后的初动能Ek．由能量守恒写出光电效应方程的表达式为Ek＝____________．
hν－W0
注意：
(1)光子与光电子
光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电，光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子，光子是光电效应的因，光电子是果．
(2)光电子的动能与光电子的最大初动能
光照射到金属表面时，光子的能量全部被电子吸收，电子吸收了光子的能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功，才具有最大初动能．爱因斯坦光电效应方程中的Ek是光电子的最大初动能，课题1中已经讨论过：就某个光电子而言，其离开金属时剩余动能大小可以是0～Ek范围内的任何数值．
2．阅读教材，理解爱因斯坦光电效应方程对光电效应实验中各种现象的解释，回答下列问题：
(1)电子只要吸收______个光子就可以从金属表面逸出，所以不需时间的累积．
一
(2)若能发生光电效应，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＞______，而这一数值恰好是光电效应的截止频率．如图所示，是光电子最大初动能Ek随入射光频率ν的变化曲线，横轴上的截距是_______________
截止频率(或极
_________，纵轴上的截距是________________，斜率为____________.
限频率)
逸出功的负值
普朗克常量
(3)入射光的强度I指单位时间内照射到单位面积上的总能量，等于光子能量hν与入射光子数n的乘积，即I＝nhν．发生光电效应时，单位时间逸出金属单位面积上的光电子数n′______(选填“＞”“＜”或“＝”)n．
(4)某种光在能发生光电效应的情况下，其他条件不变，光强越大，________数越多，逸出的__________数也越多，所以___________ ___________也越大．
＜
光子
光电子
光电流(或饱和电流)
总结：光电效应规律中的两条线索：
eUc
3．光电效应方程的验证
爱因斯坦光电效应方程给出了光电子的最大初动能Ek与入射光的频率ν的关系．但是，很难直接测量光电子的动能，容易测量的是遏止电压Uc．美国物理学家密立根想测量金属的遏止电压Uc与入射光的频率ν，由此算出普朗克常量h．他花了十年时间做了“光电效应”实验，结果在 1915年证实了爱因斯坦光电效应方程，h的值与理论值完全一致，证明了“光量子”理论的正确．
在某次光电效应实验中，得到的遏止电压Uc与入射光的频率ν的关系如图所示．若该直线的斜率和纵截距分别为k和b，电子电荷量的绝对值为e，则普朗克常量可表示为______，所用材料的逸出功可表示为________．
ek
－eb
提醒：为了作图方便，教材图4.2－5中两个坐标轴的交点没有选在原点，读图时要注意并领会这种数学方法．
活动三：分析光电效应的相关问题
1．实验得到金属钙的光电子的最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系如图所示．
若已知金属钨、钙、钠的逸出功分别为4.54 eV、3.20 eV、2.29 eV，则下列说法正确的是 (　　)
A．用钨做实验得到的图线也是一条直线，其斜率比图中直线的斜率大
B．用钠做实验得到的图线也是一条直线，其斜率比图中直线的斜率大
C．用钠做实验得到的图线也是一条直线，设其延长线与纵轴交点的坐标为(0，－Ek2)，则Ek2＜Ek1
D．用金属钨做实验，当入射光的频率ν＜ν1时，可能会有光电子逸出
C
【解析】 由光电效应方程Ek＝hν－W0可知Ekm－ν图线是直线，且斜率相同，A、B错误；由截止频率和逸出功数据可知C正确，D错误．
2．如图所示，当开关S断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极K，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，电流表读数为零．求：
(1)此时光电子的最大初动能的大小；
(2)该阴极材料的逸出功．
【答案】(1)由题意可知，遏止电压为0.60 V，
由动能定理得光电子的最大初动能Ek＝eU＝0.6 eV．
(2)由光电效应方程Ek＝hν－W0得该阴极材料的逸出功W0＝hν－Ek＝2.5 eV－0.6 eV＝1.9 eV．
3．我国中微子探测实验利用光电管把光信号转换为电信号．如图所示，A和K分别是光电管的阳极和阴极，加在A、K之间的电压为U．现用发光功率为P的激光器发出频率为ν的光全部照射在K上，回路中形成电流．已知阴极K材料的逸出功为W0，普朗克常量为h，电子电荷量为e．
(1)求光电子达到A时的最大动能Ekm；
(2)若每入射N个光子会产生1个光电子，所有光电子都能到达A，求回路中的电流强度I．
【答案】(1)Ek0＝hν－W0，Ekm－Ek0＝Ue，
解得Ekm＝Ue＋hν－W0．
检 测 反 馈
1．某单色光照射某金属时不能产生光电效应，则下列措施中可能使该金属产生光电效应的是 (　　)
A．延长光照时间 B．增大光的强度
C．换用波长较短的光照射 D．换用频率较低的光照射
1
C
2．用绿光照射一光电管，能产生光电效应，欲使光电子从阴极逸出时的最大初动能增加，则应 (　　)
A．改用红光照射 B．增大绿光的强度
C．增大光电管上的加速电压 D．改用紫光照射
2
D
【解析】 由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0知，光电子的最大初动能仅与入射光的频率有关，故D正确．
3．某种单色光的频率为ν，用它照射某种金属时，在逸出的光电子中动能最大值为Ek，则这种金属逸出功和极限频率分别是 (　　)
3
A
4．如图所示为一真空光电管的应用电路，其阴极金属材料的极限频率为4.5×1014 Hz，则以下判断正确的是 (　　)
A．发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的频率
4
B．发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的强度
C．用λ＝0.5 μm的光照射光电管时，电路中没有光电流产生
D．光照射时间越长，电路中的光电流越大
B
4
5．已知钙的逸出功是3.20 eV，对此理解正确的是 (　　)
A．钙中的电子脱离钙需做功3.20 eV
B．钙表面的电子脱离钙需做功3.20 eV
C．钙只需吸收3.20 eV的能量就有电子逸出
D．入射光子的能量小于3.20 eV也能发生光电效应
5
B
【解析】 逸出功是使电子脱离某种金属所做功的最小值，它等于金属表面的电子脱离金属所做的功，故A错误，B正确；钙中的电子至少吸收3.20 eV的能量才可能逸出，C错误；由光电效应发生的条件知，D错误．
6．在做光电效应的实验时，某种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，由实验图不能求出的是 (　　)
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．单位时间内逸出的光电子数
6
D
6
7．现有a、b、c三束单色光，其波长关系为λa＞λb＞λc．用b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应．若分别用a光束和c光束照射该金属，则可以断定 (　　)
A．a光束照射时，不能发生光电效应
B．c光束照射时，不能发生光电效应
C．a光束照射时，释放出的光电子数目最多
D．c光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最小
7
A
8
8．用图示装置研究光电效应的规律，ν为入射光的频率，Uc为遏止电压，I为电流表示数，U为电压表示数．
8
下列反映光电效应规律的图像可能正确的是 (　　)
8
C
A　　　　　　　　B　　　　　　　C　　　　　　　　D
8
9．铝的逸出功为4.2 eV，现用波长为200 nm的光照射铝的表面．已知h＝6.63×10－34 J·s，求：
(1)光电子的最大初动能；
(2)遏止电压；
(3)铝的截止频率．
9
9
10．研究光电效应的装置如图甲所示，通过实验记录电流表和电压表示数，绘制出I－U图像如图乙所示，图中Uc、I0、Im均已知．已知入射光的频率为ν，普朗克常量为h，电子电量为e，求：
10
(1)时间t内从阴极K表面射出的光电子数n；
(2)该光电管阴极K的极限频率νc．
甲
乙
10
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