- 爱因斯坦光电效应方程
- 共264题
如图所示是测定光电效应产生的光电子比荷的简要实验原理图，两块平行板相距为d，其中N为金属板，受紫外线照射后，将发射沿不同方向运动的光电子，形成电流，从而引起电流计G的指针偏转，若调节R0逐渐增大极板间电压，可以发现电流逐渐减小，当电压表示数为U时，电流恰好为零。切断开关，在MN间加垂直于纸面的匀强磁场，逐渐增大磁感强度，也能使电流为零，当磁感强度为B时，电流恰为零。则光电子的比荷_______。
正确答案
（19分）根据量子理论，光子的能量满足关系式E=pc，其中c为光在真空中的速度，p为光子具有的动量.
有人设想利用光子被物体反射时对物体产生的压力作为宇宙探测器加速的动力.探测器上安装有面积很大，反射率极高的薄膜，使薄膜正对太阳. 已知太阳光照射到薄膜时每平方米面积上的功率为P0，探测器和薄膜的总质量为m，薄膜面积为S，每个光子的动量为p，不考虑万有引力等其它力的作用，试求
（1）经过时间t，照射到探测器薄膜表面的光子数；
（2）探测器的加速度有多大.
正确答案
(1)N= P0St/pc (2) a=2P0S/mc
（19分）
（1）在时间t内，探测器获得的总能量为 E=P0St （4分）
设时间t内照到探测器薄膜表面的光子数为N，则光子总能量为
E′=Npc （4分）
这两部分能量相等，可得出光子数为
N= P0St/pc （2分）
（2）设光反射对薄膜表面产生的压力为F，由动量定理得
Ft=2Np （4分）
以探测器为研究对象，根据牛顿第二运动定律有
F=ma
解得a=2P0S/mc （5分）
如图所示是做光电效应实验的装置简图。在抽成真空的玻璃管内，K为阴极（用金属铯制成，发生光电效应的逸出功为1.9eV），A为阳极。在a、b间不接任何电源，用频率为（高于铯的极限频率）的单色光照射阴极K，会发现电流表指针有偏转。这时，若在a、b间接入直流电源，a接正极，b接负极，并使a、b间电压从零开始逐渐增大，发现当电压表的示数增大到2.1V时，电流表的示数刚好减小到零。（普朗克恒量h=6.63×10-34J·s）求：
（1）a、b间未接直流电源时，通过电流表的电流方向。
（2）从阴极K发出的光电子的最大初动能EK是多少焦？
（3）入射单色光的频率是多少？
正确答案
解：（1）光电子由K向A定向移动，光电流由A向K，因此通过电流表的电流从下向上。
（2）具有最大初动能的电子刚好不能到达A板，对该电子用动能定理，EK=Ue
得最大初动能为2.1eV=3.36×10-19J
（3）由光电效应方程：EK=hν-W，得ν=9.65×1014Hz
用频率为υ的光子照射某金属材料，产生光电子的最大初动能为Ek，若以频率为2υ的光照射同一金属材料，则光电子的最大初动能是_____________。
正确答案
hυ + Ek
氢原子的能级如图所示，氢原子从n＝3能级向n＝1能级跃迁所放出的光子，恰能使某种金属产生光电效应，则该金属的逸出功为 eV，用一群处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时所发出的光照射该金属，产生的光电子最大初动能为 eV。
正确答案
12.09，0.66
试题分析：根据波尔原子理论和爱因斯坦光电效应方程可知，该金属的逸出功为：W0＝E3－E1＝12.09eV
一群处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时共产生
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