Question

6．光電效應是光具有粒子性的有力證據，圖中標有A和K的為光電管，其中K為陰極，A為陽極，理想電流計可檢測通過光電管的電流，理想電壓表用來指示光電管兩端的電壓．
（1）當開關S斷開時，用光子能量為3.11eV的一束光照射陰極K，發(fā)現電流表讀數不為零，合上電鍵，調節(jié)滑動變阻器，發(fā)現當電壓表讀數小于1.21V時，電流表讀數仍不為零；當電壓表讀數大于或等于1.21V時，電流表讀數為零．從上述實驗數據可知，此時光電子的最大初動能為1.21eV，該陰極材料的逸出功為1.90eV．若增大入射光的強度，電流計的讀數為零（選填“為零”或“不為零”）．
（2）現將電源正負極對調，合上電鍵，若光電管的陰極K用截止頻率為v的金屬銫制成，光電管陽極A和陰極K之間的電壓為U．用波長為λ的單色光射向陰極，產生了光電流．已知普朗克常量為h，電子電荷量為e，真空中的光速為c，則金屬銫的逸出功W=hv，光電子到達陽極A的最大動能E_k=eU+h$\frac{c}{λ}$-hv．

Answer 1

分析 根據遏止電壓，結合動能定理求出光電子的最大初動能，結合光電效應方程求出陰極材料的逸出功；
根據逸出功和極限頻率的關系求出金屬銫的逸出功W；
根據光電效應方程求出光電子的最大初動能，結合動能定理求出光電子到達陽極的最大動能．

解答 解：（1）接通開關，當電壓表讀數大于或等于1.21V時，電流表讀數為零，遏止電壓為：U_c=1.21V
則光電子的最大初動能為：E_km=eU_c=1.21eV．
根據光電效應方程得：E_km=hv-W₀，
解得逸出功為：W₀=hv-E_km=3.11-1.21eV=1.90eV．
若增大入射光的強度，而頻率仍不變，則電流計的讀數為零；
（2）金屬銫的逸出功為：W=hv．
根據光電效應方程知，光電子的最大初動能為：E_km=h$\frac{c}{λ}$-W=h$\frac{c}{λ}$-hv，
根據動能定理得：eU=E_k-E_km，
解得光電子到達陽極的最大動能為：E_k=eU+E_km=eU+h$\frac{c}{λ}$-hv．
故答案為：（1）1.21，1.90，為零；（2）hv，eU+h$\frac{c}{λ}$-hv．

點評 解決本題的關鍵知道最大初動能與遏止電壓的關系，掌握光電效應方程，并能靈活運用；
解決本題的關鍵掌握光電效應方程，知道逸出功與極限頻率的關系，注意本題求解的是到達陽極的電子最大動能，不是發(fā)生光電效應的最大初動能．