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1、第9點(diǎn) 光電效應(yīng)中的四對概念辨析
“光電效應(yīng)”是光的粒子性的一個(gè)重要體現(xiàn),在學(xué)習(xí)過程中,要分清一些易混淆的概念,如“光子”與“光電子”、“光子的能量”與“入射光的強(qiáng)度”等,這對理解光電效應(yīng)的規(guī)律具有重要意義.
一、“光子”與“光電子”
光子是指光在空間傳播時(shí)的每一份能量,光子不帶電,是微觀領(lǐng)域中的一種粒子;而光電子是金屬表面受到光照射時(shí)發(fā)射出來的電子,因此其本質(zhì)就是電子.
二、“光子的能量”與“入射光的強(qiáng)度”
光子的能量是一份一份的,每一份的能量為ε=hν,其大小由光的頻率決定;而入射光的強(qiáng)度是指單位時(shí)間內(nèi)入射光中所包含光子的能量總和,入射光的強(qiáng)度可表示為I=nhν,其中n為光
2、子數(shù).
三、“光電子的最大初動(dòng)能”與“光電子的初動(dòng)能”
金屬表面的電子,只需克服原子核的引力做功就能從金屬表面逸出,那么這些光電子具有最大初動(dòng)能,其值為Ek=hν-W0(式中W0為金屬的逸出功).而不從金屬表面發(fā)射的光電子,在逸出的過程中損失的能量會(huì)更多,所以此時(shí)光電子的初動(dòng)能Ek′<Ek.
四、“光電流”與“飽和光電流”
在一定頻率與強(qiáng)度的光照射下,光電流與電壓之間的關(guān)系為:開始時(shí),光電流隨電壓U的增大而增大,當(dāng)U比較大時(shí),光電流達(dá)到飽和值Im,這時(shí)即使再增大U,在單位時(shí)間內(nèi)也不可能有更多的光電子定向移動(dòng),光電流也就不會(huì)再增加,即飽和光電流是在一定頻率與強(qiáng)度的光照射下的最大光電流.因
3、此在解光電效應(yīng)的題目時(shí),應(yīng)注意明確是光電流還是飽和光電流.
對點(diǎn)例題 用同一束單色光,在同一條件下,先后照射鋅片和銀片,都能產(chǎn)生光電效應(yīng).在這兩個(gè)過程中,對下列四個(gè)物理量來說,一定相同的是________,可能相同的是________,一定不相同的是________.
A.光子的能量
B.金屬的逸出功
C.光電子的初動(dòng)能
D.光電子的最大初動(dòng)能
解題指導(dǎo) 光子的能量由光的頻率決定,同一束單色光頻率相同,因而光子能量相同;逸出功等于電子脫離原子核束縛需要做的最少的功,因此只由材料決定,鋅片和銀片的光電效應(yīng)中,光電子的逸出功一定不相同;由hν=mv+W0,照射光子能量hν相同,逸出
4、功W0不同,則光電子的最大初動(dòng)能不同;由于光電子吸收光子后到達(dá)金屬表面的路徑不同,途中損失的能量也不同,因而脫離金屬時(shí)的初動(dòng)能分布在零到最大初動(dòng)能之間.所以,在兩個(gè)不同光電效應(yīng)的光電子中,初動(dòng)能是可能相等的.
答案 A C BD
1.利用光子說對光電效應(yīng)的解釋,正確的是( )
A.金屬表面的一個(gè)電子只能吸收一個(gè)光子
B.電子吸收光子后一定能從金屬表面逸出,成為光電子
C.金屬表面的一個(gè)電子吸收若干個(gè)光子,積累了足夠的能量才能從金屬表面逸出
D.無論光子能量大小如何,電子吸收光子并積累了能量后,總能逸出成為光電子
答案 A
解析 根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律可知:金屬中的一個(gè)電子只能吸
5、收一個(gè)光子的能量,一個(gè)光子的能量也只能交給一個(gè)電子.電子吸收一個(gè)光子的能量后,動(dòng)能立即增大,不需要積累能量的過程,不存在一個(gè)電子吸收若干個(gè)光子的現(xiàn)象,且只有當(dāng)入射光的能量不低于該金屬的逸出功時(shí),才能發(fā)生光電效應(yīng),即入射光頻率不低于金屬的極限頻率時(shí)才能發(fā)生光電效應(yīng).
2.某金屬的逸出功為2.3 eV,這意味著( )
A.這種金屬內(nèi)部的電子克服原子核引力做2.3 eV的功即可脫離表面
B.這種金屬表層的電子克服原子核引力做2.3 eV的功即可脫離表面
C.要使這種金屬有電子逸出,入射光子的能量可能小于2.3 eV
D.這種金屬受到光照時(shí)若有電子逸出,則電子離開金屬表面時(shí)的動(dòng)能至少等于2.3 eV
答案 B
解析 逸出功指原子的最外層電子脫離原子核克服引力做的功,選B.