Question

【題目】一個光源以P0=1.5W的功率向四周均勻地發(fā)射能量。在離光源距離R=3.5m處放置一鉀箔,鉀的逸出功W=2.2eV，假設(shè)入射光的能量是連續(xù)平穩(wěn)地傳給鉀箔，光的平均波長為。假設(shè)照射到鉀箔上面的光能被鉀箔完全吸收。

（1）根據(jù)愛因斯坦的光子說和質(zhì)能方程，證明光子動量P=，（是普朗克常量）。

（2）假設(shè)照射在鉀箔上的能量能被鉀箔完全吸收，求：

①鉀箔在垂直入射光方向上單位面積受到光平均作用力的表達(dá)式（用題目中的物理符號表示）。

②按照經(jīng)典電磁理論，鉀箔只需吸收足夠的能量就可以逐出電子，若一個要被逐出的電子收集能量的圓形截面的半徑約為一個典型原子的半徑m，求：電子將被逐出的時間。根據(jù)你的計算結(jié)果，你認(rèn)為經(jīng)典電磁理論在解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象時是否合理？談?wù)勀愕目捶ā?/span>

Answer 1

【答案】(1) (2) , , 由于光電效應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生光電子的時間極短，幾乎不需時間累積，因此經(jīng)典電磁理論在解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象具有局限性，不合理。

【解析】

（1）由： 可得：

由可得金屬的逸出功：

（2）①根據(jù)愛因斯坦的光子說：

由質(zhì)能方程：得光子動量：，得證；

②a.鉀箔在垂直入射光方向上的單位面積上的功率：

t時間內(nèi)鉀箔單位面積上吸收的個數(shù)：，

光子動量：，

由動量定理：

可得鉀箔在垂直于入射光方向上單位面積上受到光的平均作用力：；

b.一個電子在單位時間內(nèi)吸收的能量：

逐出電子需要的時間為t，需要的能量設(shè)為E0，有：

可得：

由于光電效應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生光電子的時間極短，幾乎不需時間累積，因此經(jīng)典電磁理論在解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象具有局限性，不合理。