19世紀(jì)末、20世紀(jì)初,通過對光電效應(yīng)的研究,加深了對光的本性的認(rèn)識。科學(xué)家利用如圖所示的電路研究光電效應(yīng),圖中K、A是密封在真空玻璃管中的兩個電極,K極受到光照時可能發(fā)射電子。已知電子電荷量為e,普朗克常量為h。
(1)當(dāng)有光照射K極,電流表的示數(shù)為I,求經(jīng)過時間t到達(dá)A極的電子數(shù)n。
(2)使用普通光源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時,電子在極短時間內(nèi)只能吸收一個光子的能量。用頻率為ν0的普通光源照射K極,可以發(fā)生光電效應(yīng)。此時,調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片,當(dāng)電壓表的示數(shù)為U時,電流表的示數(shù)減小為0.
隨著科技的發(fā)展,強(qiáng)激光的出現(xiàn)豐富了人們對光電效應(yīng)的認(rèn)識,用強(qiáng)激光照射金屬,一個電子在極短時間內(nèi)吸收到多個光子成為可能。若用強(qiáng)激光照射K極時,一個電子在極短時間內(nèi)能吸收n光子,求能使K極發(fā)生光電效應(yīng)的強(qiáng)激光的最低頻率v。
(3)某同學(xué)為了解為什么使用普通光源進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)時一個電子在極短時間內(nèi)不能吸收多個光子,他查閱資料獲得以下信息:
原子半徑大小數(shù)量級為10-10m,若普通光源的發(fā)光頻率為6×1014Hz,其在1s內(nèi)垂直照射到1m2面積上的光的能量約為106J;若電子吸收第一個光子能量不足以脫離金屬表面時,在不超過10-8s的時間內(nèi)電子將該能量釋放給周圍原子而恢復(fù)到原狀態(tài)。
為了進(jìn)一步分析,他建構(gòu)了簡單模型:假定原子間沒有縫隙,一個原子范圍內(nèi)只有一個電子,且電子可以吸收一個原子范圍內(nèi)的光子。
請利用以上資料,解決以下問題。
a.普朗克常量h取6.6×10-34J?s,估算1s內(nèi)照射到一個原子范圍的光子個數(shù);
b.分析一個電子在極短時間內(nèi)不能吸收多個光子的原因。
【考點(diǎn)】愛因斯坦光電效應(yīng)方程;光電效應(yīng)現(xiàn)象及其物理意義.
【答案】(1)經(jīng)過時間t到達(dá)A極的電子數(shù)為。
(2)能使K極發(fā)生光電效應(yīng)的強(qiáng)激光的最低頻率為。
(3)a.1s內(nèi)照射到一個原子范圍的光子個數(shù)為7.93×104個;
b.一個電子在極短時間內(nèi)不能吸收多個光子,原因見解析。
I
t
e
(2)能使K極發(fā)生光電效應(yīng)的強(qiáng)激光的最低頻率為
h
ν
0
-
e
U
nh
(3)a.1s內(nèi)照射到一個原子范圍的光子個數(shù)為7.93×104個;
b.一個電子在極短時間內(nèi)不能吸收多個光子,原因見解析。
【解答】
【點(diǎn)評】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:513引用:2難度:0.3
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1.在探究光電效應(yīng)現(xiàn)象時,某同學(xué)分別用頻率為ν1、ν2的兩單色光照射密封真空管的鈉陰極,鈉陰極發(fā)射出的光電子被陽極A吸收,在電路中形成光電流,實(shí)驗(yàn)得到了兩條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線(甲、乙),如圖所示,已知U1=2U2,ν1>ν2,普朗克常量用h表示.則以下說法正確的是( )
A.曲線甲為頻率為ν1的光照射時的圖像 B.頻率為ν1的光在單位時間內(nèi)照射到鈉陰極的光子數(shù)多 C.兩單色光的頻率之比為2:1 D.該金屬的逸出功為h(2ν2-ν1) 發(fā)布:2024/12/29 23:30:1組卷:410引用:4難度:0.4 -
2.根據(jù)近代物理知識,你認(rèn)為下列說法中正確的是( )
A.在原子核中,比結(jié)合能越大表示原子核中的核子結(jié)合的越牢固 B.已知?dú)湓訌幕鶓B(tài)躍遷到某一激發(fā)態(tài)需要吸收的能量為12.09eV,則動能等于12.09eV的另一個氫原子與這個氫原子發(fā)生正碰,可以使這個原來靜止并處于基態(tài)的氫原子躍遷到該激發(fā)態(tài) C.相同頻率的光照射不同金屬,則從金屬表面逸出的光電子的最大初動能越大,這種金屬的逸出功越大 D.鈾核( U)衰變?yōu)殂U核(23892Pb)的過程中,中子數(shù)減少21個20682發(fā)布:2024/12/29 14:30:1組卷:235引用:2難度:0.3 -
3.如圖所示,直線為光電子的遏止電壓與入射光頻率的關(guān)系,已知直線的縱、橫截距分別為-a,b,電子電荷量為e,下列表達(dá)式正確的是( )
A.普朗克常量 h=abB.金屬的逸出功W0=a C.金屬的截止頻率νc=b D.若入射光頻率為3b,則光電子最大初動能一定為a 發(fā)布:2024/12/19 20:0:1組卷:153引用:3難度:0.8
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