Question

16．陰極K用極限波長λ₀=0.66μm的金屬制成的裝置如圖所示．若閉合開關(guān)S，現(xiàn)用λ=3000A的紫外線照射陰極，調(diào)整兩個(gè)極板電壓，使飽和光電流的值（當(dāng)陰極K發(fā)射的電子全部到達(dá)陽極A時(shí)，電路中的電流達(dá)到最大值，稱為飽和光電流）I=0.64μA．
（1）求每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)；
（2）求光電子飛出陰極時(shí)的最大初動能．
（3）如果將照射陰極的綠光的光強(qiáng)增大為原來的2倍，求每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極時(shí)的最大初動能．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)飽和電流的大小，結(jié)合n=$\frac{It}{e}$求出每秒內(nèi)由K極發(fā)射的光電子數(shù)目．
（2）根據(jù)光電效應(yīng)方程求出光電子的最大初動能，結(jié)合動能定理求出電子到達(dá)A極時(shí)的最大動能．
（3）入射光的強(qiáng)度影響單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出光電子的數(shù)目，不影響光電子的最大初動能．

解答 解：（1）陰極每秒發(fā)射的光電子數(shù)：n=$\frac{It}{e}=\frac{0.64×1{0}^{-6}×1}{1.6×1{0}^{-19}}=4.0×1{0}^{12}$個(gè)．
（2）根據(jù)光電效應(yīng)方程，光電子的最大初動能為：E_km=hv-W₀=$h\frac{c}{λ}-h\frac{c}{{λ}_{0}}$，
代入數(shù)據(jù)解得最大初動能為：${E}_{km}=2.95×1{0}^{-19}$J．
（3）如圖照射光的頻率不變，光強(qiáng)加倍，則每秒內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)也加倍，飽和光電流也增大為原來的2倍，根據(jù)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律可得陰極每秒鐘發(fā)射的光電子個(gè)數(shù)：n′=2n=8.0×10¹²個(gè)．
光電子的最大初動能仍然為：${E}_{km}=hv-{W}_{0}=2.95×1{0}^{-19}$J．
答：（1）每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)為4.0×10¹²個(gè)；
（2）光電子飛出陰極時(shí)的最大初動能為2.95×10^-19J；
（3）每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)為8.0×10¹²個(gè)，光電子飛出陰極時(shí)的最大初動能為2.95×10^-19J．

點(diǎn)評 解決本題的關(guān)鍵掌握光電效應(yīng)方程，以及知道光的強(qiáng)度影響單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出光電子的數(shù)目．