- 爱因斯坦光电效应方程
- 共264题
A和B两种单色光均垂直照射到同一条直光纤的端面上,A光穿过光纤的时间比B光穿过的时间长,现用A和B两种光照射同种金属,都能发生光电效应,则下列说法正确的是( )
正确答案
BD
因为A光穿过光纤的时间比B光穿过的时间长,所以A光在光纤中的传播速度小,根据折射率所以光纤对A光的折射率大,选项A错误.A光的频率比B光大,再由光电效应规律:Ek=hν-W,所以A光打出的光电子的最大初动能一定比B光的大,选项B正确.因为光电子的数目与光的强度有关,所以选项C错误.B光的波长比A光长,所以B光的波动性一定比A光显著,选项D正确.综上所述,本题的正确选项为BD.
光具有波粒二象性,光子的能量E=hv,其中频率表征波的特性.在爱因斯坦提出光子说之前,法国物理学家德布罗意提出了光子动量P与光波波长λ的关系为:P=h/λ.若某激光管以PW=60W的功率发射波长λ=6.63×10-7m的光束,试根据上述理论计算,
(1)该管在1s内发射出多少个光子?
(2)若光束全部被某黑体表面吸收,那么该黑体表面所受到光束对它的作用力F为多大?
正确答案
(1)2.0×1020 (2)2.0×10-7N
(1)根据波长、频率与波速三者关系可求出每个光的频率,进而得到每个光子的能量并由激光管的发光频率求出1s内发射的光子数;由动量定理求出光束所受作用力,再由牛顿第三定律得到光束对黑体表面的作用力.
设在时间t内发射出的光子数为n,光子频率为ν,每一个光子的能量E=hν,则PW=,又ν=c/λ,则n=
,将t=1秒代入上式,得n=
=2.0×1020
(2)
在时间t内激光管发射出的光子全部被黑体表面吸收,光子的末态总动量变为0,根据题中信息可知,n个光子的初态总动量为pe=np=nh/λ,
据动量定理可知Ft=p=0-pe
黑体表面对光子的作用力为F= pe/t=2.0×10-7N
根据牛顿第三定律,光子束对黑体表面的作用力为2.0×10-7N
本题有一个建立模型的过程,通过题目中的叙述给出一些高中阶段没有学习过的内容,把光子被黑体吸收的过程看成是质点与物体相互作用动量发生变化的过程,并应用力学知识解决问题.
图2中MN为玻璃与空气的交界面,一束复色光以入射角i从玻璃射向空气时分成了a、b、c三束光,则( )
图2
正确答案
BC
由偏折程度可知nc>nb>na;由可知,c光在玻璃中速度最小,A错B正确.由双缝干涉和光电效应知识易知C正确,D错误.
铝的逸出功为W0=6.72×10-19 J,用波长λ=200 nm的光照射不带电的铝箔,发生光电效应,此时铝箔表面带 (选填 “正”或“负”)电。若用铝箔制作光电管,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,则它的遏止电压为 V (结果保留二位有效数字)。
正确答案
正 2.0
试题分析:发生光电效应,由电子逸出,所以带正电;根据光电效应方程,代入数据解得遏止电压Uc=2.0V
太阳能光电直接转换的基本原理是利用光电效应将太阳辐射能直接转换成电能.如图所示是测定光电流的电路简图,光电管加正向电压.
(1)在图上标出电源和电流表的正、负极.
(2)入射光应照射在 极上.
(3)若电流表读数是10 μA,则每秒钟从光电管阴极发射出的光电子至少是 个.
正确答案
(1)电源左边为正极,右边为负极;电流表是上正下负
(2)B
(3)6.25×1013
(1)电子从阴极射出,B为阴极(2)同第一问(3)q=It=10×10-6×1 C=10-5 C.而n=,所以含有6.25×1013个光电子
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