光电效应规律理解与分析

光电效应规律理解与分析

【核心考点提示】

1.光电效应现象

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.爱因斯坦光电效应方程

(1)光子：光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，这些能量子称为光子，频率为ν的光的能量子为hν.

(2)爱因斯坦光电效应方程

①表达式：hν＝E k＋W0或E k＝hν－W0.

②物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量一部分用于克服金属的逸出功，剩下的表现为逸出后电子的初动能E k.

【微专题训练】

(2018·山东省潍坊市高三上学期期末试题)关于光电效应，下列说法正确的是(B) A．只要入射光的强度足够强，就可以使金属发生光电效应

B．光子的能量大于金属的逸出功就可以使金属发生光电效应

C．照射时间越长光电子的最大初动能越大

D．光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比

[解析]根据光电效应规律，只要入射光的频率足够大，就可以使金属发生光电效应，选项A错误；光子的能量大于金属的逸出功就可以使金属发生光电效应，选项B正确；光电子的最大初动能与照射时间无关，选项C错误；光电子的最大初动能随入射光子的频率增大而增大，并不是成正比，选项D错误；故选B。

(2018·湖南长沙高三上学期期末)利用如图所示的电路研究光电效应现象，其中电极K由金属钾制成，其逸出功为2.25eV。用某一频率的光照射时，逸出光电子的最大初动能为1.50eV，电流表的示数为I.已知普朗克常数约为6.6×10－34J·s，下列说法正确的是(AD)

A ．金属钾发生光电效应的极限频率约为5.5×1014Hz

B ．若入射光频率加倍，光电子的最大初动能变为3.00eV

C ．若入射光频率加倍，电流表的示数变为2I

D ．若入射光频率加倍，遏止电压的大小将变为5.25V

[解析] 根据hνC ＝W 0得：金属钾发生光电效应的极限频率νC ＝2.25×1.6×10－196.6×10－34＝5.5×1014Hz ，

故A 正确；由光电效应方程E k ＝hν﹣W 0可知，入射光频率加倍，光电子的最大初动能大于原来的两倍，即大于3.00eV ，故B 错误；入射光频率加倍后，光电流增大，但不是2倍的关系，故C 错误；频率加倍前，入射光的能量hν＝E k ＋W 0＝3.75eV ，频率加倍后，入射光能量为2hν＝7.5eV ，最大初动能为E k ′＝2hν－W 0＝5.25eV ，根据Ue ＝E k ′可知，遏止电压的大小为U ＝5.25V ，故D 正确。

(多选)如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直线与横轴的交点为4.27，与纵轴交点为0.5)．由图可知( )

A ．该金属的截止频率为4.27×1014 Hz

B ．该金属的截止频率为5.5×1014 Hz

C ．该图线的斜率表示普朗克常量

D ．该金属的逸出功为0.5 eV

【解析】由光电效应方程E k ＝hν－W 0可知，图中横轴的截距为该金属的截止频率，选项A 正确，B 错误；图线的斜率表示普朗克常量h ，C 正确；该金属的逸出功W 0＝hνc ＝6.63×10－34×4.27×1014 J≈1.77 eV 或W 0＝hν－E k ＝6.63×10－34×5.5×1014 J －0.5 eV≈1.78 eV ，选项D 错误．

【答案】AC

【2017·新课标Ⅲ卷】在光电效应实验中，分别用频率为νa 、νb 的单色光a 、b 照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为U a 和U b 、光电子的最大初动能分别为E k a 和E k b 。h 为普朗克常量。下列说法正确的是

A ．若νa >νb ，则一定有U a

B ．若νa >νb ，则一定有E k a >E k b

C ．若U a

D ．若νa >νb ，则一定有hνa –

E k a >hνb –E k b

【答案】BC

【解析】由爱因斯坦光电效应方程，又由动能定理有，当时，，，A 错误，B 正确；若，则有，C 正确；同种金属的逸出功不变，则不变，D 错误。

(2018·江西南昌月考)如图所示，1887年德国物理学家赫兹利用紫外线照射锌板后，发现与锌板连接的验电器箔片张开。关于这一现象，下列说法中正确的是 ( C )

A ．验电器箔片张开，是因为箔片带负电

B ．验电器箔片张开，是因为锌板得到了正电荷

C ．紫外线灯功率增大，箔片张角也增大

D ．换用红外线灯照射锌板，箔片也一定张开

[解析] 用紫外线照射锌板，可以从锌板上打出电子，锌板带正电，验电器的箔片张开，是因为箔片带正电，A 、B 错误；紫外线灯功率增大，即入射光的强度增大，则箔片上的带电荷量增大，箔片的张角也增大，C 正确；换用红外线灯照射锌板，不一定会使锌板发生光电效应，即箔片不一定会张开，D 错误。

研究光电效应的电路如图所示.用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A 吸收，在电路中形成光电流.下列光电流I 与A 、K 之间的电压U AK 的关系图象中，正确的是( )

m k E h W ν=-m k E eU =a b νν>k k a b E E >a b U U >a b U U

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