4.2光電效應(yīng)（原卷版）

4.2光電效應(yīng)學(xué)問點一、光電效應(yīng)的試驗規(guī)律1．光電效應(yīng)：照射到金屬表面的光，能使金屬中的從表面逸出的現(xiàn)象．2．光電子：光電效應(yīng)中放射出來的3光電效應(yīng)的試驗規(guī)律(1)存在頻率：當(dāng)入射光的頻率低于截止頻率時(填“能”或“不”)發(fā)生光電效應(yīng)．(2)存在電流：在光的頻率不變的狀況下，入射光越強，飽和電流越(3)存在電壓：使光電流減小到的反向電壓Uc，且滿足eq\f(1,2)mevc2＝eUc.(4)光電效應(yīng)具有瞬時性：光電效應(yīng)幾乎是瞬時發(fā)生的．學(xué)問點二、愛因斯坦的光電效應(yīng)理論光子：光本身就是由一個個不行分割的能量子組成的，頻率為ν的光的能量子為，其中h為普朗克常量．這些能量子后來稱為2．逸出功：使電子脫離某種金屬，外界對它做功的值，用W0表示．不同種類的金屬，其逸出功的大小(填“相同”或“不相同”)．3．愛因斯坦光電效應(yīng)方程(1)表達(dá)式：hν＝或Ek＝.(2)物理意義：金屬中電子吸取一個光子獲得的能量是，在這些能量中，一部分大小為W0的能量被電子用來脫離金屬，剩下的是逸出后電子的.(3)Uc與ν、W0的關(guān)系①表達(dá)式：Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e).②圖像：Uc－ν圖像是一條斜率為eq\f(h,e)的直線．光電效應(yīng)現(xiàn)象和光電效應(yīng)方程的應(yīng)用(1)能否發(fā)生光電效應(yīng)，不取決于光的強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，也包括不行見光.(3)逸出功的大小由金屬本身打算，與入射光無關(guān).(4)光電子不是光子，而是電子.2.兩條對應(yīng)關(guān)系(1)光強大→光子數(shù)目多→放射光電子多→光電流大；(2)光子頻率高→光子能量大→光電子的最大初動能大.3.三個關(guān)系式(1)愛因斯坦光電效應(yīng)方程：Ek＝hν－W0.(2)最大初動能與遏止電壓的關(guān)系：Ek＝eUc.(3)逸出功與極限頻率的關(guān)系W0＝hνc.光電效應(yīng)圖象四類圖象圖象名稱圖線外形由圖線直接(間接)得到的物理量最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖線①極限頻率：圖線與ν軸交點的橫坐標(biāo)νc②逸出功：圖線與Ek軸交點的縱坐標(biāo)的值的確定值W0＝|－E|＝E③普朗克常量：圖線的斜率k＝h顏色相同、強度不同的光，光電流與電壓的關(guān)系①遏止電壓Uc：圖線與橫軸的交點②飽和光電流Im：光電流的最大值③最大初動能：Ek＝eUc顏色不同時，光電流與電壓的關(guān)系①遏止電壓Uc1、Uc2②飽和光電流③最大初動能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖線①極限頻率νc：圖線與橫軸的交點②遏止電壓Uc：隨入射光頻率的增大而增大③普朗克常量h：等于圖線的斜率與電子電荷量的乘積，即h＝ke.(注：此時兩極之間接反向電壓)學(xué)問點三、康普頓效應(yīng)(1)光的散射光子在介質(zhì)中與相互作用，因而傳播方向，這種現(xiàn)象叫作光的散射。(2)康普頓效應(yīng)美國物理學(xué)家康普頓在爭辯石墨對X射線的散射時，發(fā)覺在散射的X射線中，除了與入射波長λ0相同的成格外，還有波長λ0的成分，這個現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)。(3)康普頓效應(yīng)的意義康普頓效應(yīng)表明光子除了具有能量之外，還具有動量，深化揭示了光的的一面。(4)光子的動量①表達(dá)式：p＝eq\f(h,λ)。②說明：在康普頓效應(yīng)中，入射光子與晶體中電子碰撞時，把一部分動量轉(zhuǎn)移給電子，光子的動量變小。因此，有些光子散射后波長。學(xué)問點四、光的波粒二象粒(1)光的干涉和衍射現(xiàn)象說明光具有，和效應(yīng)說明光具有粒子性。(2)光子的能量ε＝，光子的動量p＝eq\f(h,λ)。如圖，將潔凈的鋅板用導(dǎo)線連接在驗電器上，用紫外線燈照射鋅板時，觀看到驗電器指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。此時（）A．有光電子從鋅板表面逸出，驗電器帶正電 B．有光電子從鋅板表面逸出，驗電器帶負(fù)電 C．有正離子從鋅板表面逸出，驗電器帶正電 D．有正離子從鋅板表面逸出，驗電器帶負(fù)電（2022春?肇慶月考）如圖甲所示，陰極K和陽極A是密封在真空玻璃管中的兩個電極，陰極K在受到光照時能夠放射光電子。陰極K與陽極A之間電壓U的大小可以調(diào)整，電源的正負(fù)極也可以對調(diào)。閉合開關(guān)后，陽極A吸取陰極K發(fā)出的光電子，在電路中形成光電流。現(xiàn)分別用藍(lán)光、弱黃光、強黃光照射陰極K，形成的光電流與電壓的關(guān)系圖像如圖乙示，圖中a、b、c光依次為（）A．藍(lán)光、弱黃光、強黃光 B．弱黃光、藍(lán)光、強黃光 C．強黃光、藍(lán)光、弱黃光 D．藍(lán)光、強黃光、弱黃光（2023?洪山區(qū)校級三模）如圖所示為爭辯光電效應(yīng)試驗的電路圖。初始時刻，滑動觸頭P在O點左側(cè)靠近a點某位置；用肯定強度的綠光照射光電管K極，當(dāng)閉合開關(guān)后，微安表的示數(shù)不為0，則在P向b端移動的過程中（）A．微安表的示數(shù)不斷增大 B．微安表的示數(shù)可能為零 C．到達(dá)A端的光電子動能不斷增大 D．K端逸出的光電子的最大初動能不斷增大（2022春?徐州期末）在爭辯石墨對X射線的散射時，康普頓發(fā)覺在散射的X射線中，除了與入射波長λ0相同的成格外，還有波長大于λ0的成分。這些波長大于λ0的成分與入射的X射線相比（）A．能量增大 B．動量增大 C．波速減小 D．頻率減小用如圖甲所示的裝置爭辯光電效應(yīng)現(xiàn)象。閉合開關(guān)S，用頻率為ν的光照射光電管時發(fā)生了光電效應(yīng)。圖乙是該光電管發(fā)生光電效應(yīng)時間電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖象，圖線與橫軸的交點坐標(biāo)為（a，0），與縱軸的交點坐標(biāo)為（0，﹣b），下列說法中正確的是（）A．普朗克常量為h=bB．?dāng)嚅_開關(guān)S后，電流表G的示數(shù)為零 C．僅增加照射光的強度，光電子的最大初動能將增大 D．保持照射光強度不變，僅提高照射光頻率，電流表G的示數(shù)保持不變從1907年起，密立根就開頭測量金屬的遏止電壓Uc（即圖甲所示的電路中電流表G的讀數(shù)減小到零時加在電極K、A之間的反向電壓）與入射光的頻率ν，由此算出普朗克常量h。依據(jù)密立根的方法我們利用圖示裝置進(jìn)行試驗，得到了某金屬的Uc﹣ν圖像如圖乙所示。下列說法正確的是（）A．該金屬的截止頻率約為4.30×1014Hz B．該金屬的截止頻率約為5.50×1014Hz C．該圖線的斜率為普朗克常量 D．該圖線的斜率為這種金屬的逸出功用如圖甲所示的試驗裝置觀測光電效應(yīng)，已知試驗中測得某種金屬的遏止電壓Uc與入射光的頻率ν之間的關(guān)系如圖乙所示，圖像的橫縱截距分別為v1、﹣U1，電子電量為e，求：普朗克常量h和該金屬的逸出功W0。（2023?東城區(qū)模擬）如圖所示，電源的電動勢均為E，內(nèi)阻不計，光電管的陰極K用極限波長為λ0的材料制成。將開關(guān)S閉合，將波長為λ的激光射向陰極，通過轉(zhuǎn)變光電管A和陰極K之間的電壓，可測得相應(yīng)光電流的飽和值，已知普朗克常量h，電子電荷量e。（1）該金屬材料的逸出功W；（2）求由K極放射的光電子的最大初動能Ekm；（3）當(dāng)陽極A和陰極K之間的電壓為U1時，求電子到達(dá)A極時的最大動能Ek。圖中各儀器均完好，有一束單色光照射到光電管的陰極上，閉合開關(guān)后，即使將可變電阻R的阻值調(diào)為零，檢流計中仍無電流通過，電路中沒有光電流的緣由可能是（）A．入射光線的強度不夠 B．照射時間不夠長 C．電源的正負(fù)極接反了 D．入射光的波長不夠短假設(shè)一個沿著肯定方向運動的光子和一個靜止的自由電子相互碰撞后，電子向某一方向運動，光子沿另一方向散射出去，則這個散射光子跟原來的光子相比（）A．頻率變大 B．速度變小 C．光子動量變大 D．波長變長（2023?津市市校級開學(xué)）用圖甲所示電路可以爭辯光電效應(yīng)中電子的放射狀況與光照強弱、光頻率等物理量間的關(guān)系（圖中電源極性可對調(diào)）。圖乙所示為a、b、c三種光照下得到的三條光電流I與A極、K極間電壓UAK的關(guān)系圖線。下列說法正確的是（）A．若開關(guān)閉合時電流表有示數(shù)，則開關(guān)斷開時電流表示數(shù)為0 B．若想測量飽和電流，則圖甲中電源極性需要對調(diào) C．若b是黃光，則a可能是藍(lán)光 D．b、c是同種顏色的光，b的光強比c的光強大（2023春?永勝縣校級期末）如圖所示，分別用功率相同的甲光和乙光照射相同的光電管陰極，甲光的頻率為ν1，乙光的頻率為ν2，ν1＜ν2，產(chǎn)生的光電流I隨陽極與陰極間所加電壓U的變化規(guī)律正確的是（）A． B． C． D．（2021?濰坊二模）如圖所示，是某種火災(zāi)報警裝置的工作電路圖，它的核心部件為紫外線光電管，其中A為陽極，K為陰極，發(fā)生火災(zāi)時c、d端有輸出電壓實施報警。已知地表四周太陽光中紫外線光子能量介于3.1～3.9eV之間，明火中的紫外線光子能量介于4.4～6.2eV之間。幾種金屬單質(zhì)的逸出功如表所示，若光電管陰極材料K選用金屬鋁，則下列說法正確的是（）金屬單質(zhì)鉀鈉鋅鋁逸出功/eV2.252.293.384.21A．太陽光照射時c、d端有輸出電壓 B．明火照射時c、d端有輸出電壓 C．若陰極K材料選用金屬鋅，能實現(xiàn)有效報警 D．明火中紫外線波長越長，光電子的最大初動能越大（多選）（2023秋?海淀區(qū)校級月考）如圖是爭辯光電效應(yīng)的試驗裝置，O點是滑動變阻器的中點，變阻器阻值隨滑片位置均勻變化。用某單色光照射時，能夠發(fā)生光電效應(yīng)。若電源電動勢為20V，內(nèi)阻不計?；瑒幼冏杵鏖L為10cm，當(dāng)滑片P距離a端4cm時，微安表示數(shù)恰為0，則（）A．當(dāng)滑片P從今位置向左滑動時，微安表有電流 B．當(dāng)滑片P從今位置向右滑動時，微安表有電流 C．光電子最大初動能為2eV D．光電子最大初動能為8eV（多選）（2022?南京模擬）如圖為某同學(xué)設(shè)計的一個光電煙霧探測器，光源S發(fā)出一束波長為0.8μm的紅外線，當(dāng)有煙霧進(jìn)入探測器時，來自光源S的紅外線會被煙霧散射進(jìn)入光電管C，當(dāng)紅外線射到光電管中的金屬表面時發(fā)生光電效應(yīng)，光電流大于8×10﹣9A時，便會觸發(fā)報警系統(tǒng)．已知元電荷e＝1.6×10﹣19C，光在真空中的傳播速度為3×108m/s，下列說法正確的是（）A．光電流的大小與光照強度無關(guān) B．若光源發(fā)出的是可見光，則該裝置將會失去報警功能 C．該金屬的極限頻率小于3.75×1014Hz D．若射向光電管C的光子中有10%會產(chǎn)生光電子，當(dāng)報警器報警時，每秒射向該金屬表面的