关于光电效应的几个问题

专题：光电效应几个问题 -------历年高考题中对光电效应中的几个概念和规律的考查作系统的总结

“光电效应”是光的粒子性的一个重要体现,也是光的本性中一个高考热点.因此在复习过程中,第一，要澄清一些易混淆的概念和规律,如“光子”、“光电子”、“光子的能量”、“光电子的最大初动能”、“ 光电子数”、“光电流”、“饱和光电流”、“入射光的强度”、“勉出功”、“遏止电压” 、“截止频率”、“光电效应方程”等;第二，对知识点的总结和梳理,这对理解光电效应的规律具有重要意义.

一．光电效应总结：

1.二个典型实验：一个光电效应的演示实验，另一个是研究光电效应规律装置

2.二条主线：

（1）光的频率ν：光子ν高→E 大→光电子最大初动能E k 大

（2）光的强度I ：在能产生光电效应的情况下，光的频率一定时，光的强度大→光子数目多→产生光电子多→光电流大

照射光

（光子） 频率——决定着每个光子的能量

光电子

光电子逸出后的最大初动能

3.三个典型图线（E m ---ν，Uc —ν图线和I —U 图线）

（1）最大初动能与入射光频率的关系 （2）反向遏止电压与入射光频率的关系

（3）光电流与电压的关系图象

二．典型例题 1.对光子说和产生光电效应条件的考查：

例题1.（2010年˙上海） 根据爱因斯坦光子说，光子能量E 等于（h 为普朗克常量，c 、λ为真空中的光速和波长）（ ）

A .hc λ

B .h λc

C .h λ

D .h λ 【答案】A

【解析】由于E h c

h νλ==,选项A 正确。

例题2.（2001年˙上海）光电效应实验的装置如图所示，则

下面说法中正确的是（ ）

A ．用紫外光照射锌板，验电器指针会发生偏转

B ．用红色光照射锌板，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正电荷

【答案】AD

【解析】对金属锌而言，只有频率大于或等于紫外线光照射，才能产生光电效，所以A 对；光电效应时从金属锌中打出的是电子，多余的是正电荷，所以D 对。

例题3.(2013年˙北京)以往我们认识的光电效应是单光子光电

效应，即一个电子在极短时间内能吸收到一个光子而从金属表

面逸出。强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强

激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内

吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实

验证实。

光电效应实验装置示意如图。用频率为v 的普通光源照射

阴极k ，没有发生光电效应，换用同样频率为v 的强激光照射阴

极k ，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U ，即将阴极

k 接电源正极，阳极A 接电源负极，在kA 之间就形成了使光电子减速的电场，逐渐增大U ，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U 可能是下列的（其中W 为逸出功，h 为普朗克常量，e 为电子电量）（ ）

A.U=-

B. U=-

C.U=2hv-W

D. U=-

【答案】 B

【解析】 根据题目信息，普通光源没法吸收一个光子而成为自由电子，但激光可以，因此

I U 强光（黄） 弱光（黄）

蓝光 U 2 U 1 O ① ② ③ 说明：从图象①③可以看出同种光照射同种金属板对应的反向遏止电压相同，而饱和光电流强度随入射光强度增大而增大，从图象①②对于同种金属入射光的频率越高，反向遏止电压

知识点仍然适用。即设一个电子吸收了n 个光子，即k nh W E υ-=，当自由电子遇到遏止电压，即k E eU =，代入则答案为U nh W e υ-=

，n 为正整数，即答案为B 。 (2)0c

h λ ()00hc e λλλλ- (3)B (4)AC (5)C

2．对光电效应规律的理解

例题4.（2011年˙广东） 光电效应实验中，下列表述正确的是（ ）

A 、光照时间越长光电流越大

B 、入射光足够强就可以有光电流

C 、遏止电压与入射光的频率有关

D 、入射光频率大于极限频率才能产生光电子

【答案】：C D

【解析】：光电流的大小与入射光的强度有关，A 错误；产生光电效应的条件是：入射光的频率大于或等于被照射材料的极限频率，入射光的频率达不到极限频率，增加照射光的强度是不能产生光电流的，所以B 错误，C 、D 正确。

例题 5.( )用红光照射某一光电管发生光电效应时，测得光电

子的最大初动能为E 1，光电流强度为I 1；若改用光强与上述红光相同

强度的紫光照射该光电管时，测得光电子的最大初动能为E 2，光电流

强度为I 2，则（ ）

A.E 2＞E 1，I 2＜I 1

B.E 2＞E 1，I 2＝I 1

C.E 2＞E 1，I 2＞I 1

D.E 2＜E 1，I 2＝I 1

【答案】A

【解析】光强是指单位时间内发射的光子数，每一个光子的能量是h

ν，红光的光子数多，对应打出光电子数也多，光电流大，即I 2〈I 1 ；

光电子的最大初动能同光强无关，随入射光的频率增大而增大， 即E 2＞E 1，所以A 对。 例题6.爱因斯坦为了解释光电效应，提出了光子说。光电管是根据光电效应现象而制作的光学元件，如图所示为光电管的使用原理图，已知当波长为λ0的入射光照射到阴极K 上时，电路中有光电流，图中O 为滑动变阻器的固定连接点，则 （ ）

A ．若用波长为λ1（λ1＜λ0）的光照射阴极K 时，电路中一定没有光电流

B ．滑动触片P 从O 点移向B 端过程中电流表示数将先增大后可能不变

C ．滑动触片P 从O 点移向A 端过程中电流表示数将逐渐减小至可能为零

D ．将电池组极性反接，滑片P 停在O 点，电流表仍有示数

【答案】BCD

【解析】由题意，波长为λ0的入射光照射到阴极K 上时，电路中有光电流，当波长为λ1（λ1＜λ0）的光照射阴极K 时，波长小，频率大，能发生光电效应，所以A 错；滑动触片P 从O 点移向B 端过程中，正向电压增大，到达A 板的光子数增多，光电流增大，如果从K 板发出的光子都到达A ，如再增大电压，光电流不会再增加，所以B 对；滑动触片P 从O 点移向A 端过程中，反向电压增大，到达A 板的光电子数减少，光电流减小，如果没有光电子到达A 板，光电流为零，所以C 对；将电池组极性反接，滑片P 停在O 点，没有外电压加在光