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1、第15點 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重要體現(xiàn),在學習過程中,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;而入射光的強度是指單位時間內(nèi)入射光中所包含光子的能量總和,入射光的強度可表示為I=nhν,其中n為
2、光子數(shù).
三、“光電子的最大初動能”與“光電子的初動能”
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能,其值為Ek=hν-W(式中W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更多,所以此時光電子的初動能Ek′<Ek.
四、“光電流”與“飽和光電流”
在一定頻率與強度的光照射下,光電流與電壓之間的關(guān)系為:開始時,光電流隨電壓U的增大而增大,當U比較大時,光電流達到飽和值Im,這時即使再增大U,在單位時間內(nèi)也不可能有更多的光電子定向移動,光電流也就不會再增加,即飽和光電流是在一定頻率與強度的光照射下的最大光電流.因此
3、在解光電效應(yīng)的題目時,應(yīng)注意明確是光電流還是飽和光電流.
對點例題 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).在這兩個過程中,對下列
四個物理量來說,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.光電子的初動能
D.光電子的最大初動能
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+W,照射光子能量hν相同,逸出
4、功W不同,則光電子的最大初動能不同;由于光電子吸收光子后到達金屬表面的路徑不同,途中損失的能量也不同,因而脫離金屬時的初動能分布在零到最大初動能之間.所以,在兩個不同光電效應(yīng)的光電子中,初動能是可能相等的.
答案 A C BD
利用光子說對光電效應(yīng)的解釋,正確的是( )
A.金屬表面的一個電子只能吸收一個光子
B.電子吸收光子后一定能從金屬表面逸出,成為光電子
C.金屬表面的一個電子吸收若干個光子,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:金屬中的一個電子只能吸收一個光子的能量,一個光子的能量也只能交給一個電子.電子吸收一個光子的能量后,動能立即增大,不需要積累能量的過程,不存在一個電子吸收若干個光子的現(xiàn)象,且只有當入射光的能量不低于該金屬的逸出功時,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才能發(fā)生光電效應(yīng).