浅谈光电效应

光电效应知识点总结光电效应是指当光照射到金属表面时，金属会释放出电子的现象。

这一现象的发现对于量子理论的发展具有重要的意义。

以下是对光电效应的相关知识点的总结。

一、光电效应的基本概念和原理光电效应是指当光照射到金属表面时，金属会释放出电子的现象。

该现象的解释需要借助于光的粒子性和波动性。

根据光的粒子性，光子是光的基本单位，能量E与频率f满足E = hf，其中h为普朗克常数。

根据光的波动性，光波的能量E与频率f、波长λ满足E = hf = hc/λ，其中c为真空中的光速。

二、光电效应与波长、频率的关系根据实验观察，当光的波长增加，光电子的最大动能增加，但光电子的数量不变。

而当光的频率增加时，光电子的数量增加，但最大动能不变。

因此，光电效应与光的波长和频率有一定的关系。

三、光电效应与金属的工作函数光电效应的发生与金属的工作函数有关。

工作函数是金属表面的电子解离所需的最小能量。

当光的能量大于金属的工作函数时，光电效应才会发生。

金属的工作函数与光电子的最大动能成正比关系。

四、光电效应的应用1. 光电池：光电池利用光电效应将光能转化为电能。

当光照射到光电池上时，光电池内的半导体材料会产生电子-空穴对，从而产生电流。

2. 光感应器：光电效应的应用之一是光感应器。

光感应器利用光电效应来检测光的强度和频率，常应用于自动控制、光电测量等领域。

3. 光电倍增管：光电倍增管是利用光电效应来放大光信号的装置。

光电倍增管中的光电效应会引发电子的倍增效应，从而放大光信号的强度。

五、光电效应的实验进行光电效应实验时，通常需要使用光电效应装置和光源。

光源可以是激光、白炽灯等，而光电效应装置则包括一个金属阴极和阳极，以及一个测量电流的电路等。

通过测量电流的变化，可以验证光电效应的发生。

总结：光电效应作为物理学的重要现象，对于量子理论的发展具有重要的意义。

了解光电效应的基本概念和原理，以及与波长、频率、工作函数的关系，有助于我们深入理解光电效应的本质。

光电效应原理及其应用知识点总结在物理学的众多奇妙现象中，光电效应无疑是一颗璀璨的明星。

它不仅揭示了光的粒子性，还为现代科技的发展奠定了坚实的基础。

接下来，让我们一同深入探索光电效应的原理及其广泛的应用。

一、光电效应原理光电效应，简单来说，就是当光照射到金属表面时，金属中的电子会吸收光子的能量而从金属表面逸出的现象。

要理解光电效应，首先得认识几个关键概念。

1、光子：光是由一份一份不连续的能量子组成，这些能量子被称为光子。

每个光子的能量与光的频率成正比，即＄E ＝ h\nu$，其中＄E$ 是光子能量，＄h$ 是普朗克常量，＄＼nu$ 是光的频率。

2、逸出功：使电子从金属表面逸出所需要的最小能量，用＄W_0$ 表示。

不同的金属具有不同的逸出功。

当光照射到金属表面时，如果光子的能量大于金属的逸出功，电子就能吸收光子的能量并克服金属的束缚而逸出，成为光电子。

光电效应具有以下几个重要特点：1、存在截止频率：只有当入射光的频率大于某一特定频率（截止频率）时，才会发生光电效应。

低于截止频率的光，无论光强多大，都不会产生光电效应。

2、光电子的初动能与入射光的频率有关，而与光强无关：入射光的频率越高，光电子的初动能越大。

3、光电流强度与入射光的强度成正比：在发生光电效应的前提下，入射光越强，单位时间内逸出的光电子数越多，光电流越大。

二、光电效应的应用光电效应在现代科技中有着广泛而重要的应用，极大地推动了社会的发展和进步。

1、光电传感器光电传感器是利用光电效应将光信号转换为电信号的装置。

常见的有光电二极管、光电三极管等。

它们在自动控制、测量技术、通信等领域发挥着重要作用。

例如，在工业生产中的自动计数、自动报警系统中，光电传感器能够快速、准确地检测到物体的存在和运动状态。

2、太阳能电池太阳能电池是基于光电效应将太阳能转化为电能的器件。

当太阳光照射到太阳能电池板上时，光子的能量被半导体材料中的电子吸收，产生光生伏特效应，从而形成电流。

物理光电效应知识点总结一、光电效应的概念光电效应是指当光照射到金属表面时，金属会发生电子的发射现象。

这种现象可以解释为光子能量被金属中的自由电子吸收，使其获得足够的能量跨越离子势垒并逃离金属表面。

二、光电效应的重要特点1. 光电效应与光的频率有关：根据光电效应的实验结果，只有当光的频率超过某个临界频率，才能引起光电效应。

这个临界频率与金属的性质有关，与光的强弱无关。

2. 光电效应与光的强度有关：光的强度增加会增加光电子的数量，但不会改变光电子的动能。

而光的频率增加会增加光电子的动能，但不会改变光电子的数量。

3. 光电效应是瞬时的：当光照射停止后，光电子发射也会立即停止。

这表明光电效应是一个瞬时的过程，没有时间延迟。

4. 光电效应不受金属温度影响：光电效应的发生与金属的温度无关，只与光的频率和强度有关。

三、光电效应的实验现象1. 光电流的产生：当金属表面照射到光时，金属表面会产生电流。

光电流的大小与光的频率和强度有关。

2. 光电子的动能：光电子的动能与光的频率有关，与光的强度无关。

光的频率越高，光电子的动能越大。

3. 光电子的发射角度：根据实验结果，光电子的发射角度与光的入射角度相等。

四、光电效应的解释根据光电效应的实验结果，爱因斯坦提出了光量子假设，即光是由一些能量确定的量子（光子）组成的。

光电效应可以用光子与金属中的电子发生相互作用的过程来解释。

当光照射到金属表面时，光子与金属中的电子发生碰撞，将能量传递给电子。

当电子吸收到足够的能量时，就能跨越离子势垒并逃离金属表面，形成光电子。

五、光电效应的应用1. 光电池：利用光电效应的原理，将光能转化为电能的装置。

光电池广泛应用于太阳能电池板、光电传感器等领域。

2. 光电二极管：光电二极管是一种利用光电效应工作的电子器件，用于将光信号转化为电信号。

3. 光电倍增管：光电倍增管是一种利用光电效应放大光信号的器件，常用于低光强信号的检测和放大。

光电效应作为光的粒子性质的重要实验证据，对于理解光的本质和光与物质相互作用的机制具有重要意义。

光电效应解析光电效应是指物质受到光照后，产生电子的现象。

它的发现对量子力学的建立起到了重要的推动作用。

本文将对光电效应的原理、实验结果和应用进行详细的解析。

一、光电效应的原理光电效应的原理可以通过普朗克量子假设和爱因斯坦光量子假说来解释。

根据普朗克量子假设，光的能量是以量子的形式存在的。

而爱因斯坦光量子假说则认为光子具有一定的能量和动量。

当光照射到物质表面时，光子和物质表面的电子发生碰撞，光子的能量被传递给电子，使得电子从原子或分子的束缚态跃迁到自由态。

如果光子的能量大于电子的逸出功，电子就会被完全释放出来，形成光电子。

二、光电效应的实验结果光电效应的实验结果可以通过实验装置和实验现象来描述。

通常的实验装置包括光源、反射镜和电流表等。

实验时，先将光源对准物质表面，然后通过改变光的强度和频率来观察实验现象。

实验结果表明，在一定的光强度下，只有当光的频率大于一定的频率阈值时，才会出现光电效应。

此外，当光强度增加时，光电流也会增加。

实验还发现，无论光的强度如何增加，光电流的最大值都是相同的，只有光电流的停止电压会随光强度的增加而增加。

三、光电效应的应用光电效应在现实生活中有着广泛的应用。

首先，光电效应被应用于光电池中。

光电池利用光电效应将光能直接转换为电能，用于太阳能光伏发电和光电子器件中。

其次，光电效应还被应用于光电子器件中，如光电二极管和光电倍增管等。

这些器件利用光电效应的特性，可以将光信号转化为电信号，从而在光通信、光测量等领域起到重要作用。

此外，光电效应还被应用于光谱学研究中，通过测量光电效应的实验结果，可以得到物质的能带结构和电子的能级分布等信息。

综上所述，光电效应是物质受到光照后产生电子的现象。

通过普朗克量子假设和爱因斯坦光量子假说，可以解释光电效应的原理。

实验结果表明，只有当光的频率大于一定频率阈值时，才会出现光电效应。

光电效应在光电池、光电子器件以及光谱学研究等领域都有着广泛的应用。

对于我们深入理解光电效应的原理和应用，不仅有助于推动科学研究的进展，还为相关技术的发展提供了新的思路和方向。

物理学中的光电效应光电效应是物理学中最基本的现象之一，它被广泛应用于现代技术和科学研究中。

在本文中，我们将深入探讨光电效应的定义、原理和应用。

一、光电效应的定义光电效应指的是，当光线照射到某些物质表面时，该物质表面会释放出电子。

这些电子称为光电子，它们的释放是由光子的能量来驱动的。

光电效应的本质是光的粒子性，即光子是具有一定能量和动量的微观粒子。

光电效应是一个基本的物理现象，它的研究使人们更好地理解了光的本质和量子力学的基本规律。

在实际应用中，光电效应被广泛用于电子学、照相和医学等领域。

二、光电效应的原理光电效应的产生原理与光子的能量和物质内部的电子结构有关。

当光线照射到物质表面时，能量高的光子会使物质表面上的电子吸收光子的能量并跃迁到较高能级的轨道上。

当电子达到足够高的能量时，它们就能够克服束缚在物质内部的力，逃离原子表面成为自由电子。

这些被释放出来的电子称为光电子，它们的动能等于光子能量减去电子与物质表面脱离时需要克服的势能。

光电效应的原理可以通过光电离截面可视化，光电离截面正比于光子能量，即当光子能量大于物质表面的结合能时，就会发生光电效应。

三、光电效应的应用光电效应在现代科技和工程领域有着广泛的应用。

以下列举了几个实际的例子：1. 光电池光电池利用光电效应将太阳光转化为电能，是一个环保节能的新型能源。

太阳能电池就是应用了光电效应的光电池的一种。

2. 光电传感器光电传感器是一种能够将光电效应应用于传感器技术中的传感器。

它可以将光信号转化为电信号，从而实现各种物理量的测量。

例如，照度传感器就是一种可以通过光电效应测量光强度的传感器。

3. 照相机照相机也是一种应用了光电效应的技术。

当光线进入相机时，会穿过透镜并照射到相机内部的感光器上。

感光器会将光线转化为电信号，并将其保存在记忆卡中。

4. 医学应用光电效应还被应用于医学领域。

例如，拍摄X光照片时，X光线照射到人体内部的某些物质上，这些物质中的电子就会受到光的作用并释放出电子。

光电效应实验的结论
光电效应实验的结论：光子具有粒子性和波动性
光电效应是指当光子（光的基本粒子）照射到金属表面时，会使金属表面的电子发生运动，从而产生电流。

这一现象在物理学中被称为光电效应。

通过对光电效应的实验研究，我们可以得出结论：光子具有粒子性和波动性。

光子具有粒子性。

在光电效应实验中，我们使用了光子的粒子性来解释电子的运动。

当光子照射到金属表面时，它会与金属表面的电子发生碰撞，将一部分能量传递给电子。

如果光子的能量足够大，那么电子就能够克服金属表面的束缚力，从而逃离金属表面。

这就是光电效应中电子的发射现象。

这一现象表明，光子具有粒子性，它们能够与物质发生相互作用，从而影响物质的性质。

光子具有波动性。

在光电效应实验中，我们使用了光子的波动性来解释电子的能量。

根据波粒二象性理论，光子既可以被看作是粒子，也可以被看作是波动。

当光子照射到金属表面时，它的波动性会影响电子的能量。

根据波动性理论，光子的能量与它的频率成正比。

因此，当光子的频率增加时，它的能量也会增加。

这就是为什么只有高频率的光子才能够将电子从金属表面上释放出来。

这一现象表明，光子具有波动性，它们能够传播能量和动量，从而影响物质的运动状态。

光电效应实验的结论是：光子具有粒子性和波动性。

这一结论对于我们理解光子的本质和物质的性质具有重要意义。

通过对光子的粒子性和波动性的研究，我们可以更好地理解光的本质和物质的相互作用，从而推动物理学的发展。

光电效应分析光电效应是指当光照射到金属表面时，会引起金属内电子的发射现象。

这种现象在物理学上具有重要的意义，对于电磁波的性质以及量子理论的发展有着深远的影响。

本文将对光电效应进行详细的分析，探讨其原理、实验现象以及在实际应用中的意义。

一、光电效应的原理光电效应的基本原理是光子的能量与电子的能级之间的相互作用。

当光照射到金属表面时，光子的能量会被金属表面的电子吸收。

如果光子的能量大于电子的逸出功（即电子从金属中脱离所需的最小能量），那么电子将会被激发，并从金属表面跃出，形成自由电子。

二、光电效应的实验现象在实验中观察光电效应时，我们可以通过以下几个实验现象进行分析和研究：1. 光电流变化规律当光照强度发生变化时，光电流也会相应地发生变化。

经过实验观测可以得出结论：光强越大，光电流越大；光强越小，光电流越小。

这表明光电效应与光强之间存在着直接的联系。

2. 阳光下的照射与暗箱实验将金属板暴露在阳光下，可以观察到金属板上出现明亮的点状区域。

这些亮点是由于阳光照射到金属表面产生的光电子。

而在暗箱中，即使有光线照射，金属板上也不会出现这样的亮点。

这个实验现象表明，光电效应需要外界光源的照射才能触发。

3. 光电效应的频率阈值通过实验观测不同波长的光对光电效应的影响，可以发现只有当光的频率超过一定阈值时，光电效应才会发生。

这个阈值与材料的性质密切相关，不同金属的光电效应阈值也不同。

三、光电效应在实际应用中的意义光电效应在现代科学和技术领域中具有广泛的应用价值，下面列举几个典型的应用：1. 太阳能电池太阳能电池利用光电效应原理将射入电子转化为电能，用于为家庭和工业提供电力。

太阳能电池的可再生能源特性使其成为一种清洁、可持续的能源选择。

2. 光电管光电管是利用光电效应测量和控制光强的装置。

在光电管中，光照射到光电极上时，电子从光电极中脱离，经过放大电路后产生电流信号，可用于测量和控制光强的变化。

3. 光电倍增管光电倍增管是一种通过光电效应放大光信号的设备，常用于科学实验室中的高灵敏度光学测量，如荧光光谱分析、光的强度测量等。

光电效应高中物理
光电效应是指当光子通过某些物质时，能将物质中的电子激发出来，形成电子流的现象。

这个现象的发现对于理解光的本性，以及电子的量子性质是非常重要的。

光电效应的发现可以追溯到19世纪末。

当时，科学家们已经知道光的波动性质，但是对于光的粒子性质还不是很清楚。

在1899年，德国的费尔米和英国的汤姆逊都曾经研究了光子的粒子性质，但是他们的结论不一致。

直到1905年，德国的爱因斯坦在他的研究中指出，光子具有粒子性质，并且提出了光电效应的理论。

光电效应的实验通常是将金属放在真空中，然后照射光子。

当光子的能量足够大时，就会将金属中的电子激发出来，形成电子流。

这个电子流就是光电流。

爱因斯坦的理论指出，光电流的大小取决于光子的能量，而不是光的强度。

这个理论解释了当光子能量很小的时候，光电效应并不会发生的原因。

光电效应的理论对于量子力学的发展具有重要的意义。

它表明了光子和物质粒子之间存在着粒子-波动二象性，而且对于粒子的能量和动量的测量具有限制。

这个限制被称为不确定性原理，是量子力学的基础之一。

光电效应还有许多实际应用。

例如，它可以用于制作太阳能电池，将光能转化为电能。

它也可以用于制作光电倍增管，将光子转化为
电子，从而放大信号。

此外，光电效应还可以用于测量光子的能量和动量，以及研究物质的电子结构等。

光电效应是光学和量子力学领域的重要现象。

它的发现和理论对于科学的发展产生了深远的影响，也为我们创造了许多实际应用。

光电效应及其应用光电效应是指当光照射到某些物质表面时，光子与物质中的电子相互作用，导致电子从原子或者分子中被激发出来的现象。

这一现象的发现不仅为光物理学和量子物理学的发展做出了重要贡献，还在各个领域中找到了广泛的应用。

本文将介绍光电效应的原理和特点，以及其在科学、工业和日常生活中的应用。

一、光电效应的原理和特点光电效应的基本原理是当光子能量大于或等于物质表面的逸出功时，光子会将其中的电子激发出来，使其脱离束缚，并形成电流。

光子的能量与其频率成正比，光子的能量越大，激发出的电子能量越高，电流也越大。

光电效应具有以下几个显著特点：1. 光电效应与光的强度成正比：对于给定的光频率，光的强度越大，激发出的电流越强。

2. 光电效应与光的频率有关：对于给定的光强度，光的频率越高，激发出的电流越强。

3. 光电效应与物质的特性有关：不同物质对于光电效应的响应具有差异，常用的光电材料包括金属、半导体以及光敏物质等。

二、光电效应的应用1. 光电池光电池是利用光电效应将光能转换为电能的器件。

光电池广泛应用于太阳能领域，将太阳光转化为电能，为人们提供清洁的能源。

在光电池的工作中，光子被光敏物质吸收，将光能转化为电能，从而产生电流。

2. 光电传感器光电传感器是一种能够通过光的吸收和发射来检测和测量某些物理量的传感器。

光电传感器常用于自动控制系统中，例如在光电开关中，当光线被遮挡时，会产生电信号从而触发其他设备的操作。

3. 光电显微镜光电显微镜结合了光学显微镜和光电效应的原理，可以观察微小样品。

光电显微镜通过探测光子与样品表面产生的电流，得到高分辨率的显微图像。

该技术在生物学、材料科学和纳米技术等领域具有重要应用价值。

4. X射线照相机X射线照相机利用光电效应将X射线转化为电信号，并通过放大电信号得到X射线图像。

X射线照相机在医学诊断和工业探测中起到了关键作用，可以对内部结构进行无损检查。

5. 光电导飞系统光电导飞系统广泛应用于导航和自动控制系统中。

ʏ浙江省桐乡第一中学 李 鑫原子物理相对力学㊁电学㊁磁学而言不算难点,但由于部分地区师生对原子物理这部分内容不够重视,而导致部分同学在初学阶段就没能及时掌握原子物理中的部分关键问题,叠加原子物理相关内容琐碎,牵扯的知识细节较多,导致在高考中原子物理相关内容反而成为同学们的易丢分点㊂下面选择原子物理知识模块中综合性较强,涉及知识面较广的光电效应问题,从六个角度进行阐述,以帮助同学们复习备考㊂一㊁历史回眸光电效应现象最早是由赫兹发现的,但是他并没有开展系统的光电效应研究㊂爱因斯坦是理论物理学家,他从理论上借用普朗克的量子假说成功解释了光电效应㊂厘清原子物理发展进程中各个阶段物理学家发现的物理现象并做出相应解释,并不容易㊂同学们若有兴趣可以认真研读‘量子史话“这本科普读物,它可以很好地帮助我们看清那段波澜壮阔的物理发展历程㊂二㊁基础概念光电效应发生得非常快,从金属中逃逸的电子会飞向空气㊂注意:光子的入射频率与截止频率无关,光电子是电子不是光子,光电子逃逸的动能分布在一定区间内,不是所有光电子的动能都是最大初动能㊂例1 如图1所示,用导线将验电器与某种金属板连接,用绿光照射金属板,验电器指针发生偏转,下列判断正确的是( )㊂A.改用红光照射金属板,验电器指针仍图1会发生偏转B .减弱绿光的强度,验电器指针仍会发生偏转C .若验电器原来带负电,则指针偏转角先变小后变大D .若验电器原来带正电,则指针偏转角先变小后变大解析:改用红光照射金属板,因红光的频率小于绿光的频率,故不一定会发生光电效应,验电器指针不一定会发生偏转,选项A 错误㊂即使减弱绿光的强度,验电器指针仍会发生偏转,原因是入射光的频率没变,选项B 正确㊂因为发生光电效应时,金属板失去电子带正电,所以用验电器与金属板接触,验电器也带正电,若验电器原来带负电,则指针偏转角先变小后变大,若验电器原来带正电,则指针偏转角变大,选项C 正确,D 错误㊂答案:B C点评:不少同学会错选D ,究其原因是以为逃逸电子顺着导线到了验电器上,这个就是认知错误了㊂细节补遗:1887年,赫兹在研究电磁波的实验中发现,接收电路的间隙若受到光照,则会产生电火花,这种电火花就是从金属表面逸出的电子㊂这是最早发现的光电效应㊂按照爱因斯坦的理论,得到的爱因斯坦光电效应方程为E k =h ν-W 0,式中E k =12m e v 2是光电子的最大初动能,h 为普朗克常量,ν为光子的频率,W 0为电子克服金属的逸出功㊂爱因斯坦光电效应方程使得光电效应中理论与实验的矛盾迎刃而解㊂三㊁对光电效应电路装置的认知求解涉及光电效应装置的问题时,一要明白光电子㊁截止频率㊁遏止电压㊁逸出功㊁阴极和阳极㊁正向和反向电压的定义;二要清楚光电效应的本质,即解释光电效应的关键方程E k =h ν-W 0,E k 指的是光电子的最大初动能,W 0指的是逸出功,是金属导体束缚表面电子的本领,只有当h ν>W 0时,才有光电子逸出,逸出功决定了截止频率,最大初动能决定了遏止电压,若所加电压能使得光电子加速奔向正极,则为正向电压㊂例2 如图2所示是研究光电效应的实验装置,某同学进行了如下操作:(1)用频率为ν1的光照射光电管,此时微安表中有电流,将滑动变阻器的滑片P 调至位置M (图中未画出),使微安表示数恰好变为0,此时电压表示数为U 1;(2)用频率为ν2的光照射光电管,将滑片P 调至位置N (图中未画出),使微安表示数恰好变为0,此时电压表的示数为U 2㊂已知元电荷为e ,ν1<ν2㊂关于该实验,下列说法中正确的是( )㊂图2A.位置M 比N 更靠近b 端B .位置M ㊁N 与光强有关C .可求得普朗克常量为e (U 1-U 2)ν2-ν1D .该光电管中金属的极限频率为ν2U 1-ν1U 2U 1-U 2解析:根据电路图,结合逸出电子受到电场阻力时,微安表示数才可能为零,易知只有阴极K 的电势高于阳极A 的电势,即滑片P 向a 端滑动,才能实现微安表示数恰好变为零,根据光电效应方程得E k =h ν-W 0=e U c ,因ν1<ν2,则U 1<U 2,即位置M 对应的电压较小,位置M 比N 更靠近b 端,选项A正确㊂位置M ㊁N 对应的是遏止电压,与入射光的频率有关,与入射光的光强无关,选项B 错误㊂根据光电效应方程得E k 1=h ν1-W 0=e U 1,E k 2=h ν2-W 0=e U 2,解得普朗克常量h =e (U 2-U 1)ν2-ν1,逸出功W 0=e U 2ν1-e U 1ν2ν2-ν1,选项C 错误㊂根据W 0=h ν0,W 0=e U 2ν1-e U 1ν2ν2-ν1,解得该光电管中金属的极限频率ν0=ν2U 1-ν1U 2U 1-U 2,选项D 正确㊂答案:A D点评:求解本题需要在理解光电效应核心概念和核心方程的基础上,对光电效应发生装置有充分认知,尤其是正向㊁反向电压对电子动能和电流的影响,这是同学们普遍认知不足的区域,需要重点关注㊂四㊁对光电效应图像的理解关于光电效应问题,考查点主要集中在对I -U 图像的理解上㊂求解光电效应图像问题的关键是弄清楚遏止电压和饱和电流这两大要素,即最大入射光频率和材料的截止频率决定遏止电压的大小,入射光的光子数决定饱和电流的大小㊂例3 氢原子的能级如图3甲所示,一群处于n =5能级的氢原子,向低能级跃迁时发出多种光,分别用这些光照射如图3乙所示电路中的阴极K ,其中3条光电流I 随电压U 变化的曲线如图3丙所示,已知可见光的光子能量范围为1.62e V~3.11e V ㊂则下列说法中正确的是( )㊂A.氢原子从n =5能级向低能级跃迁时能辐射出10种频率的可见光B .在图乙电路中,当滑片P 从a 端移向b 端时,光电流I 可能增大C .在b 光和c 光强度相同的情况下,电图3路中的饱和电流一定相同D .图丙中曲线对应的a 光是氢原子从n =5能级向n =2能级跃迁时辐射出的解析:根据玻尔选择跃迁知识可知,氢原子从n =5能级向低能级跃迁时只能辐射出4种频率的可见光,选项A 错误㊂当滑片P 从a 端向b 端移动时,所加电压相当于是从反向电压逐渐变为正向电压,所以光电流I可能持续增大,直到出现饱和电流,选项B 正确㊂根据I -U 图像可知,b ㊁c 两光的频率不同,所以当它们的光强相同时,其光子数不同,照射光电管逸出的光电子数目不同,饱和电流大小不同,选项C 错误㊂根据入射光频率与遏止电压的关系可知,a 光的频率最大,其光子的能量最大,选项D 正确㊂答案:B D点评:本题是一道多知识点联动的好问题,它把玻尔选择跃迁问题,光电效应装置图,光电效应的I -U 图像等综合在一起,把这个问题弄明白了,光电效应的中心问题也就解决了㊂思维提升:关于光电效应还有一个令人困惑的问题,那就是当所有逸出的光电子都到达阳极A 之后,随着正向电压的增大,光电流还会增加吗此时增大电压,虽然光电子的数量不会增加,但是光电子的速度会增加,它们到达阳极A 的时间会缩短,根据平均电流公式I =Qt判断,光电流似乎应该逐渐增大,那么教材中画出的光电效应伏安特性曲线就错了吗?实质上,平均电流公式是用通过的 总电荷量 除以所用的 总时间 ㊂总时间不是一个电子通过的时间,而是从第一个光电子产生到最后一个光电子到达所用的时间㊂假设一个光电子通过极板间隔需要的时间为t ,光照射持续了时间T ,那么所有生成的光电子通过极板间隔的总时间为t +T ㊂一般T 可以控制为数秒至数分钟,下面估算一下t 的量级㊂光电管两极之间的距离为10-3m 量级,需要几伏的电压才能得到饱和光电流,电子的质量m =9.1ˑ10-31k g,电荷量e =1.6ˑ10-16C ,假设电子逸出速度为零且做匀加速直线运动到达阳极A ,那么通过光电管两极间隔的时间t 约为10-10s 量级,远小于光照持续时间T ,因此可以忽略不计㊂只要单色光的光强和阴极金属材料不变,任意一段时间内逸出的光电子总电荷量与光照持续时间之比都是常数,因此饱和光电流不会随着电压的增大而增大㊂以上结论也可以根据电流的微观解释I =n e S v 来解释㊂假设所有光电子的射出方向都垂直于极板,光电子电荷量e 和横截面积S 不变㊂增大电压,光电子的加速度增大,速率v 增大,但同时两个光电子之间的间隔也增大㊂因此在每一个时刻,电压大的极板间的光电子数量少,光电子密度小,即n 减小,总体而言电流I 不变㊂五、多光子的光电效应爱因斯坦因成功解释光电效应而获得了1921年的诺贝尔物理学奖,在当时的实验条件下,只能发生单光子光电效应,即一个电子最多只能吸收一个光子的能量,在现在的实验条件下,一个电子可以吸收多个光子能量,所以光电效应的一个大前提,频率低于截止频率的光不会发生光电效应就错了,这也是科学发展的必经历程㊂例4 在磁感应强度为B 的均匀磁场内放置一极薄的金属片,其极限波长为λ0(波长为λ0的入射光恰能产生光电效应),现用频率为ν的弱单色光照射,发现没有光电子放出㊂实验证明:在采用相同频率ν的强激光照射下,电子能吸收多个光子,也能发生光电效应,释放出的光电子(质量为m ,电荷量的绝对值为e )能在垂直于磁场的平面内做圆周运动,最大半径为R ,则( )㊂A.遏止电压为e B 2R22mB .此照射光光子的能量可能为h c2λ0+e 2R 2B 24mC .放出光电子的最大动量为h v c +hλ0D .单色光光子的动量可能为h3λ0+e 2B 2R26m c解析:设光电子的最大速度为v ,光电子在磁场中做圆周运动,则e v B =mv 2R,解得v =e B R m ,因此E k =e 2B 2R22m,根据遏止电压U =E k e ,解得U =e B 2R22m,选项A 正确㊂根据题设情景得n h ν=h c λ0+E k ,式中n 为大于1的自然数,当n =2时,此照射光光子的能量为h c 2λ0+e 2R 2B 24m ,选项B 正确㊂放出光电子的最大动量p =h νc ,选项C 错误㊂当n =3时,单色光光子的动量为h 3λ0+e 2B 2R26m c ,选项D 正确㊂答案:A B D能力提升:我们从理论上来估算为什么多光子光电效应很难出现㊂建立这样一个模型,功率为P 的点光源,能辐射频率为γ的光子,距离金属表面的距离为s ㊂考虑连续两个光子照射到金属表面的时间间隔,在点光源下距离为s 处单位时间单位面积接受光能p '=P4πs 2,单光子能量E =h γ,故单位时间金属表面单位面积接受光子数n =p 'E,每个原子的横截面积A =πr 2,即每个原子每秒接受光子数n '=n A ,则两个光子照射同一个原子的时间间隔t =1n ',取P =1W ,γ=1014H z,s =1m ,r =10-10m ,解得t ≫1s,而金属内部电子的碰撞十分频繁,平均碰撞时间为10-15s,即单个电子吸收一个光子后如果不能逸出那么就根本没时间吸收第二个光子㊂六、光电效应和康普顿效应照射到金属表面的光,能使金属中的电子从表面逸出,这种现象被称为光电效应㊂光在介质中与物质微粒相互作用,因而传播方向发生改变,这种现象叫光的散射㊂1918~1922年,美国物理学家康普顿在研究石墨对X 射线的散射时,发现在散射的X 射线中,除了与入射波长相同的成分,还有波长大于入射波长的成分,这个现象被称为康普顿效应㊂康普顿用光子的模型成功地解释了康普顿效应,因而获得了1927年的诺贝尔物理学奖㊂光电效应和康普顿效应深入地揭示了光的粒子性,前者表明光子具有能量,后者表明光子除具有能量之外还具有动量㊂例5 下列关于光电效应和康普顿效应的描述中正确的是( )㊂A.爱因斯坦提出了量子假说并成功解释了光电效应B .光电效应现象说明光子不仅有能量还有动量C .发生康普顿散射之后,发现X 射线的波长将会变长D .康普顿效应证实了光子具有动量的特性解析:量子假说由普朗克率先提出,爱因斯坦应用量子假说成功解释了光电效应,选项A 错误㊂光电效应只能证明光子具有能量特性,不能说明其有动量特性,爱因斯坦提出了光子具有动量特性的假说,选项B 错误㊂1918~1922年康普顿研究了X 射线被较轻物质(石墨㊁石蜡等)散射后光的成分,发现散射谱线中除了有波长与入射波长相同的成分,还有波长较大的成分,从而证明了光子不仅有能量还有动量,选项C ㊁D 正确㊂答案:C D点评:对于康普顿效应,很多同学感到陌生,尤其是康普顿效应和光电效应的对比,不少同学只记得康普顿效应得出的结论,而忽视了什么是康普顿效应,以及解释康普顿效应的过程㊂(责任编辑 张 巧)。