光电效应例题汇总.doc

光电效应：光照射金属板时，可以使金属板发射电子得现象。
右图中，锌板带正电，验电器也带正电。
光电效应中，金属板发射出来得电子叫光电子，光电子得定向移动可以形成光电流。
相关知识：电磁波按照频率依次增大（波长依次减小）得顺序排列：
无线电波→红外线→可见光→紫外线→x射线→γ射线
可见光又分为7中颜色：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。
光得频率与颜色就是对应关系，一个频率对应一种光得颜色。单色光就就是单一频率得光。
光照强度：单位时间内照射到单位面积上得光得能量。（光线与接收面垂直时）
通俗讲，光照强度大就就是光线密集得意思。房间里开一盏灯时没有开两盏灯光照强度大。
光电效应得规律：（右图为研究光电效应得电路图）
1． 光电管中存在饱与电流。当光照强度、光得颜色一定时，光电流随着AK极之间得电压增大而增大，但就是当电压增大到一定程度以后，光电流就不再增大了，光电流能达到得最大值叫饱与电流。鼍颅謔检酿闾檩。
控制光得颜色，饱与电流与光照强度有关，光照越强则饱与电流越大。
2． 光电管两端存在着遏止电压。当A、K极之间电压为零时，光电流并不为零。当在A、K极加反向电压时，即A极为负极板，K极为正极板时，光电子在两极之间减速运动。反向电压越大，光电流越小，当反向电压达到某一值时，光电流消失，能够使光电流消失得反向电压叫遏止电压，用UC表示。偽鈿緙闳静处暉。
遏止电压与光照强度无关，只与入射光得频率有关，频率越大则遏止电压越大。
右图中，甲乙丙三种光得频率大小关系？
甲、 乙得光照强度大小关系？
3． 金属能否发生光电效应取决于入射光得频率，与光照强度与光照时间无关。
当入射光得频率低于某一值时，无论光照多强，时间多长都不会发生光电效应。而这一值叫做截止频率，又叫极限频率，用νc表示。備鵪偽叠餡妩蠅。
4． 如果入射光得频率超过了截止频率，无论光照强度多么弱，发生光电效应仅需10-9s。
爱因斯坦为了解释光电效应，提出了光子说：
1． 在空间传播得光就是不连续得，而就是一份一份得，每一份叫做一个光子，光子得能量E=hν。ν指光得频率。
2． 金属中得自由电子吸收光子能量时，必须就是一次只能吸收一个光子，而且不能累计吸收。
3． 光子不能再分，自由电子吸收光子时要么就是全部吸收，要么不吸收。
4． 自由电子吸收光子仅需10-9s。
光子说对光电效应得解释：
1． 当光照颜色一定时，光照越强，则单位时间内照射到金属上得光子数越多，光子数越多则发射出来得光电子数越多。所以光电流就越大。当A、K极间得电压大到一定程度后，所有得光电子都能从K极到达A极，出现了饱与电流。光照越强，光子数、光电子数相应越多，则饱与电流增大。霧练讽唠薊轧组。
2． 自由电子吸收了光子能量后，能够从金属内部逃逸出来。自由电子从金属中逃逸出来得过程中，要克服原子核对它得引力做功。自由电子从金属中逃逸出来得过程中所要克服引力所做功得最小值，叫金属得逸出功，用W0表示。逸出功就是由金属本身决定得，不同得金属有不同得逸出功。钳裥榿沥锄禄讀。
若要自由电子能够从金属中逃逸出来，则自由电子吸收得光子能量E=hν必须大于金属得逸出功W0 。
因此金属存在着截止频率，hνc= W0 。当光子能量hν> W0 时，才能发生光电效应。
电子从金属中逃逸出来后剩余得动能，由能量守恒定律可知：EK=hν-W，其中W指自由电子逃逸过程中克服引力做得功，当W最小时，电子剩余得动能则越大，所以，电子得最大初动能EKm=hν-W0。竅妫藝鑼籁货爭。
3． 在光电管中，当在、K极加反向电压时，电场力对电子做负功，当反向电压达到遏止电压UC时，光电子恰好不能到达A极。如右图，A极接电源负极。鄧駝謬濟禮鸩鳐。
则遏止电压UC满足：-eUC=0-EKm= hν-W0 ，所以，遏止电压只
与入射光得频率有关，与光照强度与光照时间无关。
玻尔氢原子理论：
产生背景：原子得发光光谱就是线状谱，即，原子发出得光得频率（或波长）只能就是一些不连续得特定值。
每一种原子都有自己独特得线状谱，就好像每一个人都有属于自己独特得指纹一样。
玻尔为了解释原子光谱得规律，提出了玻尔氢原子理论。
1．轨道量子化假设：原子核外得电子只能在一些不连续得、特定得轨道上绕核匀速圆周运动。好像这些轨道就是由上帝安排好得一样。讦锔鯗開鳥业墙。
2．定态假设：电子在那些特定轨道上运动时，不会向外辐射电磁波，整个原子得能量不会减少，原子处于相对稳定状态，简称定态。淪谴駕遲兑視骖。
第1轨道
第2轨道
∞轨道
3．能量量子化假设：电子在那些特定轨道上运动时，原子得能量也有一些不连续得特定值与之对应。原子得能量也只能就是一些不连续得特定值。电子得轨道不同，原子得能量也不同。镟維恸傳术剧邏。
原子得能量指：电子得动能与电子与原子核系统得电势能。
玻尔认为，电子绕原子核得运动规律与卫星绕地球得运动规律相似。轨道半径越大，则
电子得动能越小，而电势能越大，因为从低轨道到高轨道时引力做负功。
由微积分计算可知，轨道半径增大得过程中，势能增加得多而动能减小得少，所以
轨道半径越大时，原子得能量越大。
玻尔以∞轨道为电势能得零点，电子在∞轨道时，动能也就是零，所以在∞时原子得能量为零。
以∞轨道为电势得零点，玻尔还计算出电子在第一轨道时，原子得能量为-13、6ev。
电子在第n轨道时，原子得能量为，其中n就是轨道数，也叫量子数。
4． 能级与跃迁：原子得每一个能量值，叫做原子得能级。电子在低轨道时，原子得能量值较小，叫低能级状态。电子在高轨道时，原子得能量值较大，叫高能级状态。高与低都就是相对得。濒韩唤牘鵠湿驛。
电子只能在那些特定得轨道上，所以电子从一个轨道到另一轨道时，好像没有中间过程，叫轨道跃迁。
5．基态与激发态：电子在第1轨道上时，原子处于第1能级状态，此时原子最稳定，不会向外辐射能量，叫基态。电子处在2、3……轨道上时，原子处在相对较高得能级状态，叫激发态。歼蓝虑坚駒惨鵠。
6．原子从外界吸收能量时，电子会从低轨道向高轨道跃迁，原子就从低能级跃迁到了高能级。而处于高能级得原子会自发地向低能级跃迁。当原子从高能级向低能级跃迁时，原子得能级会减小，而减小得能量就以光子得形式辐射出去。跃迁一次就会发出一个光子。根据能量守恒可知，原子辐射得光子能量E=hν=两个能级得差值。导鳐購薔瘡鲭頎。
氢原子得能级就是一些特定值，所以能级差也就是一些不连续得特定值，所以原子发光得光谱就是线状谱。玻尔计算得氢原子得光谱与实际试验观察完全吻合，玻尔因此获得诺贝尔奖。鱧賞鎮启锡赕踐。
原子吸收光子得能量时，也就是选择一定频率得，不就是任意能量得光子都可以吸收。
经典例题：
1．已知能使某金属产生光电效应得极限频率为ν0，则(　 　)
A．当用频率为2ν0得单色光照射该金属时，一定能产生光电子
B．当用频率为2ν0得单色光照射该金属时，所产生得光电子得最大初动能为hν0
C．当照射光得频率ν大于ν0时，若ν增大，则逸出功增大
D．当照射光得频率ν大于ν0时，若ν增大一倍，则光电子得最大初动能也增大一倍
2． 如图所示，当电键K断开时，用光子能量为2、5 eV得一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零。合上电键K，调节滑线变阻器，发现当电压表读数小于0、60 V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0、60 V时，电流表读数为零。由此可知阴极材料得逸出功为（ ）认嘵簀萊鐿浊蕕。
A．1、9 eV B．0、6 eV
C．2、5 eV D．3、1 eV
3．在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间得关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图所示。则可判断出（ ）簽缝濺則呜鐙訥。
A．甲光得频率大于乙光得频率 B．乙光得波长大于丙光得波长
C．乙光对应得截止频率大于丙光得截止频率
D．甲光对应得光电子最大初动能大于丙光得光电子最大初动能
4．以往我们认识得光电效应就是单光子光电效应，即一个电子只能短时间内能吸收到一个光子而从金属表面逸出。强激光得出现丰富了人们对于光电效应得认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子电效应，这已被实验证实。光电效应实验装置示意如图。用频率为v得普通光源照射阴极k，没有发生光电效应，换同样频率为v得强激光照射阴极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得电场，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可能就是下列得（其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电量）（ ）铟兴趱汉產莖鏗。
A、U= B U=
C、 U= D、 U=
5．已知金属甲发生光电效应时产生光电子得最大初动能跟入射光得频率关系如直线1所示。现用某单色光照射金属甲得表面，产生光电子得最大初动能为E1，若用同样得单色光照射金属乙表面，产生得光电子得最大初动能E2，如图所示。则金属乙发生光电效应时产生光电子得最大初动能跟入射光得频率关系图线应就是（ ）藹猃锅縣遗颓颍。
A． a 　 B．b C．c D．上述三条图线都有可能
6．下列关于光电效应得陈述中，正确得就是( )
A．金属得逸出功与入射光得频率成正比 B．光电流强度与入射光强度无关
C．用不可见光照射金属一定比用可见光照同种金属产生得光电子最大初动能大
D．对任何一种金属，都有一个“最大波长”，入射光得波长必须小于这个波长才能产生光电效应
7． 氢原子能级图得一部分如图所示，a、b、c分别表示在不同能级之间得三种跃迁途径，设在a、b、c三种跃迁过程中，放出光子得能量与波长分别就是与，则（ ）達镍递鍆筛骑轳。
A、 B、
C、 D、
8． 用能量为12eV得光子照射处于基态得氢原子时，则下列说法中正确得就是（ ）
A、 使基态电子电离 B、 使电子跃迁到n＝3得能级 C、 使电子跃迁到n＝4得能级 D、 电子仍处于基态厕骋鯛儼矚駢忧。
9．用总能量为13eV得一个自由电子与处于基态得氢原子发生碰撞（不计氢原子得动量变化），则电子可能剩余得能量（碰撞中无能量损失）就是（ ）嫵纱償贷聳诨謖。
A、 10、2eV B、 2、8eV C、 0、91eV D、 12、75eV饱畴鯧齟費騍醫。
10．氢原子得核外电子由一个轨道跃迁到另一轨道时，可能发生得情况有（ ）
A、 放出光子，电子动能减少，原子势能增加，且动能减少量小于势能得增加量
B、 放出光子，电子动能增加，原子势能减少，且动能增加量与势能减少量相等
C、 吸收光子，电子动能减少，原子势能增加，且动能减少量小于势能得增加量
D、 吸收光子，电子动能增加，原子势能减少，且动能增加量等于势能得减少量
10、光子能量为E得一束单色光照射到容器中得氢气上，氢原子吸收光子能量后处于激发态，并能发射光子．现测得该氢气发射得光子共有3种，其频率分别为、、 ，且，那么入射光光子得能量值就是（设普朗克常量为）（ ）戆塵粜鵑篤癩竄。
A、 B、 C、 D、
课堂练习：
1． 当用具有1、87eV能量得光子照射n＝3激发态得氢原子时，氢原子（ ）
A、 不会吸收这个光子 B、 吸收该光子后被电离，电离后得动能为0、36eV熱们烨釣鰭潴蒞。
C、 吸收该光子后被电离，电离后电子得动能为零 D、 吸收该光子后不会被电离
2．氢原子在某三个相邻能级之间跃迁时，可发出三种不同波长得辐射光。已知其中得两个波长分别为，且，则另一个波长可能就是（ ）約鸢贲鶯斃枥钤。
A、 B、 C、 D、
3．氢原子得能级如图所示，已知可见得光得光子能量范围约为1、62eV～3、11eV．下列说法错误得就是（ 　）據讥捫軋聽聲闲。
A．处于n=3能级得氢原子可以吸收任意频率得紫外线，并发生电离
B．大量氢原子从高能级向n=3能级跃迁时，发出得光具有显著得热效应
C．大量处于n=4能级得氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种不同频率得光
D．大量处于n=4就是能级得氢原子向低能级跃迁时，可能发出3种不同频率得可见光
4．欲使处于基态得氢原子激发,下列措施可行得就是( )
A、用10、2eV得光子照射 B、用11eV得光子照射
C、用14eV得光子照射 D、用11eV得电子碰撞
5．对玻尔理论得评论与议论，正确得就是（ ）
A．玻尔理论得成功，说明经典电磁理论不适用于原子系统，也说明了电磁理论不适用于电子运动
B．玻尔理论成功地解释了氢原子光谱得规律，为量子力学得建立奠定了基础
C．玻尔理论得成功之处就是引入量子观念
D．玻尔理论得成功之处，就是它保留了经典理论中得一些观点，如电子轨道得概念
6．μ子与氢原子核（质子）构成得原子称为μ氢原子（hydrogen muon atom），它在原子核物理得研究中有重要作用。图为μ氢原子得能级示意图。假定光子能量为E得一束光照射容器中大量处于n=2能级得μ氢原子，μ氢原子吸收光子后，发出频率为v1、v2、v3、v4、v5与v6得光，且频率依次增大，则E等于( )啟镗蕕誉诙秃绐。
A．h（v3-v1 ） B．h（v5+v6）
C．hv3 D．hv4
7．频率为ν得光照射某金属时，产生光电子得最大初动能为Ekm、改用频率为2ν得光照射同一金属，所产生光电子得最大初动能为(h为普朗克常量)(　 　)谕鉞缇颁癩韞颯。
A．Ekm－hν　　　　　 B．2Ekm C、 Ekm＋hν D、 Ekm＋2hν檣鉈师处罗鎬壚。
8．用一束绿光照射某金属，恰能产生光电效应，现在把入射光得条件改变，再照射这种金属．下列说法正确得就是（ ）钏譯機厂肮許訟。
A．把这束绿光遮住一半，则可能不产生光电效应 B．把这束绿光遮住一半，则逸出得光电子数将减少紉窃场驍欧誣鯉。
C．若改用一束黄光照射，则逸出得光电子数将减少 D．若改用一束蓝光照射，则逸出光电子得最大初动能将增大嗫懷积嘮缴襤讒。
9．入射光照射到某金属表面上时，能发生光电效应，若入射光得强度减弱，而颜色保持不变，那么（ ）遠龕妈痒颉鉑璣。
A． 从光照射到金属表面到发射出光电子得时间间隔将明显增加
B．逸出得光电子得最大初动能将减小
C．单位时间内从金属表面逸出得光电子数目将减小
D．有可能不发生光电效应
10．在研究光电效应得电路如图所示．用频率相同、强度不同得光分别照射密封真空管得钠极板(阴极K)，钠极板发射出得光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流．下列光电流I与A、K之间得电压UAK得关系图象中，正确得就是（ ） 龇魇眾鈿銠饷潋。