Question

10．如圖所示是做光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的裝置簡圖．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W₀，A為陽極．在a、b間不接任何電源，用頻率為v（高于銫的極限頻率）的單色光照射陰極K，會發(fā)現(xiàn)電流表指針有偏轉(zhuǎn)．這時(shí)，在a、b間接入直流電源，a接正極，b接負(fù)極，普朗克恒量h．
（1）a、b間未接直流電源時(shí)，通過電流表的電流方向．（在圖中標(biāo)注方向即可）
（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）使a、b間電壓從零開始逐漸增大，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表的示數(shù)增大到U₀時(shí)，電流表的示數(shù)剛好減小到零，求入射單色光的頻率是多少？（電子的電量e）

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．所以通過電流表的電流從下向上．如圖：
    
     （2）由光電效應(yīng)方程：E_K=hν-W₀．
    （3）根據(jù)動(dòng)能定理得：光電子的最大初動(dòng)能E_K=eU₀
   由光電效應(yīng)方程：E_K=hν-W₀，
   得：v=$\frac{{W}_{0}+e{U}_{0}}{h}$
答：（1）a、b間未接直流電源時(shí)，通過電流表的電流方向是從下向上，如圖．
   （2）從陰極K發(fā)出的光電子的最大初動(dòng)能E_K是hν-W₀．
   （3）入射單色光的頻率是$\frac{{W}_{0}+e{U}_{0}}{h}$．

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