Question

如圖所示是做光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的裝置簡(jiǎn)圖．在抽成真空的玻璃管內(nèi)，K為陰極（用金屬銫制成，發(fā)生光電效應(yīng)的逸出功為1.9eV），A為陽(yáng)極．在a、b間不接任何電源，用頻率為ν（高于銫的極限頻率）的單色光照射陰極K，會(huì)發(fā)現(xiàn)電流表指針有偏轉(zhuǎn)．這時(shí)，若在a、b間接入直流電源，a接正極，b接負(fù)極，并使a、b間電壓從零開(kāi)始逐漸增大，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表的示數(shù)增大到2.1V時(shí)，電流表的示數(shù)剛好減小到零．普朗克常量h=6.63×10^-34J?s．求：
（1）a、b間未接直流電源時(shí)，通過(guò)電流表的電流方向．
（2）從陰極K發(fā)出的光電子的最大初動(dòng)能E_K是多少？
（3）入射單色光的頻率是多少？
（4）現(xiàn)改用另一單色光照射后，光電子的最大初動(dòng)能變?yōu)樵瓉?lái)的兩倍，則該單色光的波長(zhǎng)是多少？（（3）（4）兩小問(wèn)結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析：（1）單色光照射陰極K，K發(fā)射出光電子，光電子由K向A定向移動(dòng)，光電流由A向K．電子帶負(fù)電，電流方向與電子定向移動(dòng)方向相反．
（2）如圖，光電管所加反向電壓，當(dāng)電壓表的示數(shù)增大到2.1V時(shí)，電流表的示數(shù)剛好減小到零，說(shuō)明電子做減速運(yùn)動(dòng)，恰好到達(dá)A極時(shí)，速度為零，根據(jù)動(dòng)能定理求解光電子的最大初動(dòng)能E_K．
（3）由光電效應(yīng)方程求解入射單色光的頻率．

解答：解：（1）單色光照射陰極K，K發(fā)射出光電子，光電子由K向A定向移動(dòng)，光電流由A向K．所以通過(guò)電流表的電流從下向上．
    （2）根據(jù)動(dòng)能定理得：光電子的最大初動(dòng)能E_K=eU_c=2.1eV=3.36×10^-19J．
    （3）由光電效應(yīng)方程：E_K=hν-W₀，得ν=9.65×10¹⁴Hz
    （4）由光電效應(yīng)方程：2E_K=hν-W₀，得ν=1.47×10¹⁵Hz
         根據(jù)λ=

c

v

得：λ=

3×108

1.47×1015

m=2.1×10-7m
答：（1）a、b間未接直流電源時(shí)，通過(guò)電流表的電流方向是從下向上．
       （2）從陰極K發(fā)出的光電子的最大初動(dòng)能E_K是3.36×10^-19J．
       （3）入射單色光的頻率是9.65×10¹⁴Hz．
       （4）該單色光的波長(zhǎng)是2.1×10^-7m．

點(diǎn)評(píng)：本題考查光電效應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用能力，涉及兩個(gè)過(guò)程：一個(gè)產(chǎn)生光電效應(yīng)的過(guò)程；一個(gè)是電子在電場(chǎng)中減速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程．