Question

【題目】一個(gè)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(zhǎng)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(ài)因斯坦的光子說(shuō)和質(zhì)能方程，證明光子動(dòng)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(hào)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(gè)要被逐出的電子收集能量的圓形截面的半徑約為一個(gè)典型原子的半徑m，求：電子將被逐出的時(shí)間。根據(jù)你的計(jì)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(shí)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(shí)間極短，幾乎不需時(shí)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(ài)因斯坦的光子說(shuō)：

由質(zhì)能方程：得光子動(dòng)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(shí)間內(nèi)鉀箔單位面積上吸收的個(gè)數(shù)：，

光子動(dòng)量：，

由動(dòng)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(gè)電子在單位時(shí)間內(nèi)吸收的能量：

逐出電子需要的時(shí)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(shí)間極短，幾乎不需時(shí)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。