光電效應(yīng)例題匯總

1、右圖中，鋅板帶正電，驗(yàn)電器也帶正電。 光電效應(yīng)中，金屬板發(fā)射出來的電子叫光電子，光電子的定向移動可以形成光電流。 相關(guān)知識：電磁波按照頻率依次增大（波長依次減小）的順序排列： 無線電波紅外線可見光紫外線 x 射線射線可見光又分為 7 中顏色：紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫。 光的頻率和顏色是對應(yīng)關(guān)系，一個頻率對應(yīng)一種光的顏色。單色光就是單一頻率的光。 光照強(qiáng)度：單位時間內(nèi)照射到單位面積上的光的能量。 （光線和接收面垂直時） 通俗講，光照強(qiáng)度大就是光線密集的意思。房間里開一盞燈時沒有開兩盞燈光照強(qiáng)度大。光電效應(yīng)的規(guī)律： （右圖為研究光電效應(yīng)的電路圖）1 光電管中存在飽和電流。當(dāng)光照強(qiáng)度、光的顏色一定

2、時，光電流隨著AK極之間的電壓增大而增大，但是當(dāng)電壓增大到一定程度以后，光電流就不再增大了，光電流能達(dá)到的最大值叫飽和電流?？刂乒獾念伾柡碗娏髋c光照強(qiáng)度有關(guān)，光照越強(qiáng)則飽和電流越大。2 光電管兩端存在著遏止電壓。當(dāng) A、K 極之間電壓為零時，光電流并不為零。當(dāng)在A、K極加反向電壓時，即 A極為負(fù)極板，K 極為正極板時， 光電子在兩極之間減速運(yùn)動。反向電壓越大， 光電流越小，當(dāng)反向電壓達(dá)到某一值時， 光電流消失， 能夠使光電流消失的反向電壓叫遏止電壓，用UC表示。遏止電壓與光照強(qiáng)度無關(guān)，只與入射光的頻率有關(guān)，頻率越大則遏止電壓越大。 右圖中，甲乙丙三種光的頻率大小關(guān)系？甲、 乙的光照強(qiáng)度大小

3、關(guān)系？乙、3 金屬能否發(fā)生光電效應(yīng)取決于入射光的頻率，與光照強(qiáng)度和光照時間無關(guān)。 當(dāng)入射光的頻率低于某一值時，無論光照多強(qiáng)，時間多長都不會發(fā)生光電效應(yīng)。而這一值叫做截止頻率，又叫極限頻率，用 c 表示。4 如果入射光的頻率超過了截止頻率，無論光照強(qiáng)度多么弱，發(fā)生光電效應(yīng)僅需10-9 s。愛因斯坦為了解釋光電效應(yīng)，提出了光子說：1 在空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個光子，光子的能量E=h。指光的頻率。2 金屬中的自由電子吸收光子能量時，必須是一次只能吸收一個光子，而且不能累計吸收。3 光子不能再分，自由電子吸收光子時要么是全部吸收，要么不吸收。4 自由電子吸收光子僅需 10

4、-9s 。光子說對光電效應(yīng)的解釋：1 當(dāng)光照顏色一定時，光照越強(qiáng)，則單位時間內(nèi)照射到金屬上的光子數(shù)越多，光子數(shù)越多則發(fā)射出來的光電子數(shù)越多。 所以光電流就越大。當(dāng) A、K 極間的電壓大到一定程度后，所有的光電子都能從K極到達(dá) A 極，出現(xiàn)了飽和電流。光照越強(qiáng)，光子數(shù)、光電子數(shù)相應(yīng)越多，則飽和電流增大。2 自由電子吸收了光子能量后，能夠從金屬內(nèi)部逃逸出來。自由電子從金屬中逃逸出來的過程中，要克服原子核對它的 引力做功。自由電子從金屬中逃逸出來的過程中所要克服引力所做功的最小值，叫金屬的逸出功，用W0 表示。逸出功是由金屬本身決定的，不同的金屬有不同的逸出功。若要自由電子能夠從金屬中逃逸出來，則自

5、由電子吸收的光子能量E=h必須大于金屬的逸出功 W0 。因此金屬存在著截止頻率， hc= W0 。當(dāng)光子能量 h> W0 時，才能發(fā)生光電效應(yīng)。 電子從金屬中逃逸出來后剩余的動能，由能量守恒定律可知：EK=h -W，其中 W指自由電子逃逸過程中克服引力做的功，當(dāng)W最小時，電子剩余的動能則越大，所以，電子的最大初動能EKm=h -W0。3 在光電管中，當(dāng)在、 K極加反向電壓時，電場力對電子做負(fù)功，當(dāng)反向電壓達(dá)到遏止電壓UC 時，光電子恰好不能到達(dá) A極。如右圖， A 極接電源負(fù)極。則遏止電壓 UC滿足： -eUC=0-EKm= h -W0 ，所以，遏止電壓只 與入射光的頻率有關(guān)，與光照強(qiáng)度

6、和光照時間無關(guān)。玻爾氫原子理論： 產(chǎn)生背景：原子的發(fā)光光譜是線狀譜，即，原子發(fā)出的光的頻率（或波長）只能是一些不連續(xù)的特定值。 每一種原子都有自己獨(dú)特的線狀譜，就好像每一個人都有屬于自己獨(dú)特的指紋一樣。 玻爾為了解釋原子光譜的規(guī)律，提出了玻爾氫原子理論。1軌道量子化假設(shè)：原子核外的電子只能在一些不連續(xù)的、特定的軌道上繞核勻速圓周運(yùn)動。好像這些軌道是由上帝安排 好的一樣。2定態(tài)假設(shè)：電子在那些特定軌道上運(yùn)動時，不會向外輻射電磁波，整個原子的能量不會減少，原子處于相對穩(wěn)定狀態(tài)， 簡稱定態(tài)。3能量量子化假設(shè)：電子在那些特定軌道上運(yùn)動時，原子的能量也有一些不連續(xù)的特定值與之對應(yīng)。原子的能量也只能是軌道

7、一些不連續(xù)的特定值。電子的軌道不同，原子的能量也不同。 軌道原子的能量指：電子的動能和電子與原子核系統(tǒng)的電勢能。第 2 軌道玻爾認(rèn)為，電子繞原子核的運(yùn)動規(guī)律與衛(wèi)星繞地球的運(yùn)動規(guī)律相似。軌道半徑越大，則第 1 軌道電子的動能越小，而電勢能越大，因?yàn)閺牡蛙壍赖礁哕壍罆r引力做負(fù)功。由微積分計算可知，軌道半徑增大的過程中，勢能增加的多而動能減小的少，所以軌道半徑越大時，原子的能量越大。玻爾以軌道為電勢能的零點(diǎn)，電子在軌道時，動能也是零，所以在時原子的能量為零。 以軌道為電勢的零點(diǎn)，玻爾還計算出電子在第一軌道時，原子的能量為。電子在第 n 軌道時，原子的能量為 En E21 ，其中 n 是軌道數(shù)，也叫量

8、子數(shù)。n24 能級與躍遷：原子的每一個能量值，叫做原子的能級。電子在低軌道時，原子的能量值較小，叫低能級狀態(tài)。電子在 高軌道時，原子的能量值較大，叫高能級狀態(tài)。高與低都是相對的。電子只能在那些特定的軌道上，所以電子從一個軌道到另一軌道時，好像沒有中間過程，叫軌道躍遷。5基態(tài)與激發(fā)態(tài)：電子在第 1 軌道上時，原子處于第 1 能級狀態(tài)，此時原子最穩(wěn)定，不會向外輻射能量，叫基態(tài)。電子處在 2、 3軌道上時，原子處在相對較高的能級狀態(tài)，叫激發(fā)態(tài)。6原子從外界吸收能量時，電子會從低軌道向高軌道躍遷，原子就從低能級躍遷到了高能級。而處于高能級的原子會自發(fā) 地向低能級躍遷。 當(dāng)原子從高能級向低能級躍遷時，原

9、子的能級會減小， 而減小的能量就以光子的形式輻射出去。躍遷一次 就會發(fā)出一個光子。根據(jù)能量守恒可知，原子輻射的光子能量E=h=兩個能級的差值。氫原子的能級是一些特定值， 所以能級差也是一些不連續(xù)的特定值， 所以原子發(fā)光的光譜是線狀譜。 玻爾計算的氫原子的光 譜與實(shí)際試驗(yàn)觀察完全吻合，玻爾因此獲得諾貝爾獎。原子吸收光子的能量時，也是選擇一定頻率的，不是任意能量的光子都可以吸收。經(jīng)典例題：1已知能使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的極限頻率為0，則 （）A當(dāng)用頻率為 20 的單色光照射該金屬時，一定能產(chǎn)生光電子B當(dāng)用頻率為 20 的單色光照射該金屬時，所產(chǎn)生的光電子的最大初動能為h0C當(dāng)照射光的頻率 大于 0時

10、，若 增大，則逸出功增大D當(dāng)照射光的頻率 大于 0時，若 增大一倍，則光電子的最大初動能也增大一倍2 如圖所示，當(dāng)電鍵 K 斷開時，用光子能量為 eV 的一束光照射陰極 P，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零。合上電鍵K，調(diào)節(jié)滑線變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于 V 時，電流表讀數(shù)仍不為零；當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于V 時，電流表讀數(shù)為零。由此可知陰極材料的逸出功為（ ）A eVB eVC eVD eV3在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中， 飛飛同學(xué)用同一光電管在不同實(shí)驗(yàn)條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線（甲光、乙光、 丙 光） ，如圖所示。則可判斷出（A甲光的頻率大于乙光的頻率B 乙光的波長大于丙光的波長C乙光對應(yīng)的截止頻

11、率大于丙光的截止頻率 D甲光對應(yīng)的光電子最大初動能大于丙光的光電子最大初動能4以往我們認(rèn)識的光電效應(yīng)是單光子光電效應(yīng)，即一個電子只能短時間內(nèi)能吸收到一個光子而從金屬表面逸出。強(qiáng)激光的 出現(xiàn)豐富了人們對于光電效應(yīng)的認(rèn)識， 用強(qiáng)激光照射金屬， 由于其光子密度極大， 一個電子在短時間內(nèi)吸收多個光子成為可 能，從而形成多光子電效應(yīng)，這已被實(shí)驗(yàn)證實(shí)。光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置示意如圖。用頻率為 v 的普通光源照射陰極 k，沒有發(fā)生 光電效應(yīng)，換同樣頻率為 v 的強(qiáng)激光照射陰極 k，則發(fā)生了光電效應(yīng)；此時，若加上反向電壓U，即將陰極 k 接電源正極，陽極 A接電源負(fù)極，在 kA 之間就形成了使光電子減速的電場，逐漸

12、增大U，光電流會逐漸減??；當(dāng)光電流恰好減小到零時，所加反向電壓U可能是下列的（其中W為逸出功，h 為普朗克常量， e 為電子電量）（）hw2h w=B U=eeee5hw5hwC. U=D. U=2eeee5已知金屬甲發(fā)生光電效應(yīng)時產(chǎn)生光電子的最大初動能跟入射光的頻率關(guān)系如直線1 所示?，F(xiàn)用某單色光照射金屬甲的表面，產(chǎn)生光電子的最大初動能為E1，若用同樣的單色光照射金屬乙表面，產(chǎn)生的光電子的最大初動能E2，如圖所示。則金屬乙發(fā)生光電效應(yīng)時產(chǎn)生光電子的最大初動能跟入射光的頻率關(guān)系圖線應(yīng)是（）A aB bCcD上述三條圖線都有可能6下列關(guān)于光電效應(yīng)的陳述中，正確的是（ ）A金屬的逸出功與入射光的頻

13、率成正比B 光電流強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度無關(guān)C用不可見光照射金屬一定比用可見光照同種金屬產(chǎn)生的光電子最大初動能大D對任何一種金屬，都有一個“最大波長” ，入射光的波長必須小于這個波長才能產(chǎn)生光電效應(yīng)7 氫原子能級圖的一部分如圖所示， a、b、 c 分別表示在不同能級之間的三種躍遷途徑，設(shè)在a、 b、c 三種躍遷過程中，放出光子的能量和波長分別是Ea、Eb、 abB.Ec 和a、 b 、cab1 1 1b a cc ，則（）A.bacC.bacD.Eb EaEc8 用能量為 12eV 的光子照射處于基態(tài)的氫原子時，則下列說法中正確的是（）A. 使基態(tài)電子電離B.使電子躍遷到 n 3的能級 C. 使電子

14、躍遷到 n4 的能級D.電子仍處于基態(tài)9用總能量為 13eV 的一個自由電子與處于基態(tài)的氫原子發(fā)生碰撞（不計氫原子的動量變化），則電子可能剩余的能量（碰撞中無能量損失）是（ ）A. 10.2eV B. C. D. 10氫原子的核外電子由一個軌道躍遷到另一軌道時，可能發(fā)生的情況有（）A. 放出光子，電子動能減少，原子勢能增加，且動能減少量小于勢能的增加量B. 放出光子，電子動能增加，原子勢能減少，且動能增加量與勢能減少量相等C. 吸收光子，電子動能減少，原子勢能增加，且動能減少量小于勢能的增加量D. 吸收光子，電子動能增加，原子勢能減少，且動能增加量等于勢能的減少量10. 光子能量為 E的一束單

15、色光照射到容器中的氫氣上，氫原子吸收光子能量后處于激發(fā)態(tài)，并能發(fā)射光子現(xiàn)測得該氫氣發(fā)射的光子共有 3種，其頻率分別為 1、 2 、 3 ，且 1 2 3，那么入射光光子的能量 E值是（設(shè)普朗克常量為 h ）（）A、 h（ 1 2 3） B 、 h（ 23） C 、 h 1 D 、 h 3課堂練習(xí)：1 當(dāng)用具有能量的光子照射 n3 激發(fā)態(tài)的氫原子時，氫原子（）A. 不會吸收這個光子B.吸收該光子后被電離，電離后的動能為C. 吸收該光子后被電離，電離后電子的動能為零D. 吸收該光子后不會被電離2氫原子在某三個相鄰能級之間躍遷時， 可發(fā)出三種不同波長的輻射光。 已知其中的兩個波長分別為1、 2 ，且

16、 1則另一個波長可能是（ ）A.B. C. D.3氫原子的能級如圖所示，已知可見的光的光子能量范圍約為下列說法錯誤的是（）A處于 n=3 能級的氫原子可以吸收任意頻率的紫外線，并發(fā)生電離B大量氫原子從高能級向 n=3 能級躍遷時，發(fā)出的光具有顯著的熱效應(yīng)C大量處于 n=4 能級的氫原子向低能級躍遷時，可能發(fā)出6 種不同頻率的光D大量處于 n=4 是能級的氫原子向低能級躍遷時，可能發(fā)出3 種不同頻率的可見光4欲使處于基態(tài)的氫原子激發(fā) , 下列措施可行的是 （ ）A.用的光子照射B. 用 11eV的光子照射C. 用 14eV的光子照射D.用 11eV 的電子碰撞5對玻爾理論的評論和議論，正確的是（

17、）A玻爾理論的成功，說明經(jīng)典電磁理論不適用于原子系統(tǒng)，也說明了電磁理論不適用于電子運(yùn)動B玻爾理論成功地解釋了氫原子光譜的規(guī)律，為量子力學(xué)的建立奠定了基礎(chǔ)C玻爾理論的成功之處是引入量子觀念D玻爾理論的成功之處，是它保留了經(jīng)典理論中的一些觀點(diǎn)，如電子軌道的概念6子與氫原子核（質(zhì)子）構(gòu)成的原子稱為氫原子（hydrogen muon atom），它在原子核物理的研究中有重要作用。圖為氫原子的能級示意圖。 假定光子能量為 E的一束光照射容器中大量處于 n=2 能級的氫原子， 氫原子吸收光子后， 發(fā)出 頻率為 v1、v2、v3、v4、v5和 v6的光，且頻率依次增大，則 E等于 （）A h（ v3-v 1 ）Bh（v5+v6）C hv3D hv47頻率為 的光照射某金屬時，產(chǎn)生光電子的最大初動能為Ekm. 改用頻率為 2 的光照射同一金屬，所產(chǎn)生光電子的最大初動能為 （h 為普朗克常量 ）（ ）A Ekm hB 2EkmC.Ekm hD.Ekm2h8用一束綠光照射某金屬，恰能產(chǎn)生光電效應(yīng)，現(xiàn)在把入射光的條件改變，再照射這種金屬下列說法正確的是（）A把這束綠光遮住一半，則可能不產(chǎn)生光電效應(yīng)B 把這束綠光遮住一半，則逸出的光電子數(shù)將減少C若改用