波粒二象性

考点一光电效应的实验规律

1．光电效应

在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子．

2．实验规律

(1)每种金属都有一个极限频率．

(2)光子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大．

(3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的．

(4)光电流的强度与入射光的强度成正比．

3．遏止电压与截止频率

(1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压U c.

(2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率)．不同的金属对应着不同的极限频率．

(3)逸出功：电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫做该金属的逸出功．

1．[光电效应现象](多选)如图1所示，用导线把验电器与锌板相连接，当用紫外线照射锌板时，发生的现象是()

图1

A．有光子从锌板逸出B．有电子从锌板逸出

C．验电器指针张开一个角度D．锌板带负电

答案BC

解析用紫外线照射锌板是能够发生光电效应的，锌板上的电子吸收紫外线的能量从锌板表面逸出，称之为光电子，故A错误，B正确；锌板与验电器相连，带有相同电性的电荷，锌板失去电子应该带正电，且失去电子越多，带正电的电荷量越多，验电器指针张角越大，故C正确，D错误．

2．[光电效应产生的条件]用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属发生光电效应的措施是()

A．改用频率更小的紫外线照射

B．改用X射线照射

C．改用强度更大的原紫外线照射

D．延长原紫外线的照射时间

答案 B

解析某种金属能否发生光电效应取决于入射光的频率，与入射光的强度和照射时间无关，不能发生光电效应，说明入射光的频率小于金属的极限频率，所以要使金属发生光电效应，应增大入射光的频率，X射线的频率比紫外线频率高，所以本题答案为B.

3．[光电管](多选)如图2所示，电路中所有元件完好，但光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过，其原因可能是()

图2

A．入射光太弱B．入射光波长太长

C．光照时间短D．电源正、负极接反

答案BD

解析入射光波长太长，入射光的频率低于截止频率时，不能发生光电效应，故选项B正确；电路中电源反接，对光电管加了反向电压，若该电压超过了遏止电压，也没有光电流产生，故选项D正确．

4．[光电效应的规律]入射光照到某金属表面发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，则下列说法中正确的是()

A．从光照射到金属表面上到金属发射出光电子之间的时间间隔将明显增加

B．逸出的光电子的最大初动能减小

C．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少

D．有可能不发生光电效应

答案 C

解析光电效应瞬时(10－9s)发生，与光强无关，A错误．光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，入射光的频率越大，最大初动能越大，B错误．光电子数目多少与入射光的强

度有关，光强减弱，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目减少，C 正确．能否发生光电效应，只取决于入射光的频率是否大于极限频率，与光强无关，D 错误．

光电效应规律的“四点”理解

1．放不放光电子，看入射光的最低频率．

2．放多少光电子，看光的强度．

3．光电子的最大初动能大小，看入射光的频率．

4．要放光电子，瞬时放．

考点二 光电效应方程和光电效应图象

1．光子说

爱因斯坦提出：空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比，即：ε＝hν，其中h ＝6.63×10

－34 J·s.

2．光电效应方程

(1)表达式：hν＝E k ＋W 0或E k ＝hν－W 0.

(2)物理意义：金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用来克服金

属的逸出功W 0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能E k ＝12

m v 2. 3．由E k －ν图象(如图3)可以得到的信息

图3

(1)极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc .

(2)逸出功：图线与E k 轴交点的纵坐标的绝对值E ＝W 0.

(3)普朗克常量：图线的斜率k ＝h .

4．由I －U 图象(如图4)可以得到的信息

图4

(1)遏止电压U c：图线与横轴的交点的绝对值．

(2)饱和光电流I m：电流的最大值．

(3)最大初动能：E km＝eU c.

5．由U c－ν图象(如图5)可以得到的信息

图5

(1)截止频率νc：图线与横轴的交点．

(2)遏止电压U c：随入射光频率的增大而增大．

(3)普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即h＝ke.(注：此时两极之间接反向电压)

[思维深化]

请判断下列说法是否正确．

(1)只要光照射的时间足够长，任何金属都能发生光电效应．(×)

(2)光电子就是光子．(×)

(3)极限频率越大的金属材料逸出功越大．(√)

(4)从金属表面出来的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小．(×)

(5)入射光的频率越大，逸出功越大．(×)

5．[光电效应方程的应用](2013·北京·20)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只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图如图6.用频率为ν的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应．换用同样频率ν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K、A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