4.2 光电效应（举一反三讲义）物理人教版选择性必修第三册

本讲义聚焦高中物理光电效应核心知识点，系统梳理光电效应现象与实验规律、爱因斯坦光电效应理论、康普顿效应及光的波粒二象性，构建从现象观察到理论解释再到拓展应用的完整知识支架。 资料设计融入思维导图梳理知识脉络，通过典例分析与变式训练强化科学思维，结合图像分析培养模型建构能力，巩固训练覆盖选择、计算等题型，课中辅助教师高效授课，课后助力学生查漏补缺，提升物理观念与科学探究素养。

4.2 光电效应 目录 【学习目标】 1 【思维导图】 2 【知识梳理】 2 知识点1：光电效应现象与实验规律 2 知识点2：爱因斯坦的光电效应理论 5 知识点3：康普顿效应和光子的动量、光的波粒二象性 9 【方法技巧】 11 方法技巧1 光电效应的两条对应关系 11 方法技巧2 光电效应的三个关系式 12 【巩固训练】 12 【学习目标】 学习目标： 1. 知道光电效应现象，了解光电效应的实验规律。 2. 理解爱因斯坦的光子说及对光电效应的解释，会用光电效应方程解决一些简单问题。 3. 了解康普顿效应及其意义，知道光的波粒二象性。 学习重点： 1. 光电效应的实验规律。 2. 用光电效应方程解决分析问题。 学习难点： 1. 用光电效应方程解决一些简单问题。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1：光电效应现象与实验规律 1．光电效应现象与相关概念 (1).光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象。 (2).光子与光电子 光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子。 (3).光子的能量与入射光的强度 每个光子的能量为ε＝hν(ν为光子的频率)，其大小由光的频率决定。入射光的强度等于单位时间内光子能量hν与入射光子数n的乘积，即入射光的强度等于nhν。 (4).截止频率的理解 频率低于νc的入射光，无论光的强度多大，照射时间多长，都不能使光电子逸出。 (5).饱和光电流 金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流。在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。 (6).光的强度与饱和光电流 饱和光电流与入射光强度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的。对于不同频率的光，由于每个光子的能量不同，饱和光电流与入射光强度之间没有简单的正比关系。 2．实验规律 实验电路： (1)存在截止频率：当入射光的频率小于某一数值νc时不发生光电效应。 实验表明，不同金属的截止频率不同。换句话说，截止频率与金属自身的性质有关。 (2)存在饱和电流：在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流趋于一个饱和值。频率不变时，入射光越强，饱和电流越大。 这表明对于一定频率(颜色)的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。 (3)存在遏止电压：使光电流减小到0的反向电压Uc，且满足mev＝eUc。遏止电压的存在意味着光电子具有一定的初速度。 用同一频率的光照射同一种金属时，无论光的强弱如何，遏止电压都是一样的。光的频率改变时遏止电压也会改变。这意味着对于同一种金属，光电子的能量只与入射光频率有关，而与光的强弱无关。 (4)光电效应具有瞬时性：当频率超过截止频率νc时，无论入射光怎样微弱，照到金属时会立即产生光电流。 3．经典解释 (1)逸出功：使电子脱离某种金属，外界对它做功的最小值，用W0表示。不同种类的金属，其逸出功的大小不相同。 (2)光电效应用经典电磁理论无法解释 ①不应存在截止频率。 ②遏止电压Uc应该与光的强弱有关。 ③电子获得逸出表面所需能量的时间远远大于实验中产生光电流的时间。 【典例1】（单选）光电效应实验的装置如图所示，现用发出紫外线的弧光灯照射锌板，验电器指针张开一个角度。下列说法正确的是(    ) A. 锌板带的是正电荷 B. 将带负电的金属小球与锌板接触，验电器指针偏角会增大 C. 改用强度更大的紫外线弧光灯照射锌板，验电器指针偏转角不会变化 D. 使验电器指针回到零，改用强度更大的红外线灯照射锌板，验电器指针偏角一定更大 【典例2】（单选）下图为研究光电效应的实验装置图，用某单色光照射金属时发生了光电效应，若只减弱光的强度，而保持频率不变，下列说法正确的是(    ) A. 有可能不发生光电效应 B. 逸出的光电子的最大初动能将不变 C. 光电流将不变 D. 从光照射到金属表面到有光电子逸出的时间明显增加 【变式1】（单选）在“科学脑洞反应堆”视频中实验人员拿橡胶气球在头发上摩擦后接触类似静电计的装置使之带电图，然后用可见光照射连接在该装置顶端的金属片图，静电计张角无变化，增加照射光的强度后静电计张角仍无变化图，换用短波紫外光照射时静电计张角明显变小图，说明金属片发生了光电效应。下列说法正确的是(    ) A. 气球接触金属片后金属片带正电 B. 光电效应能否发生与照射光的强度有关 C. 短波紫外光的频率高于金属片的极限频率 D. 若用红外线照射金属片也可以发生光电效应 【变式2】（单选）有甲、乙两种金属，甲的逸出功小于乙的逸出功。使用某频率的光分别照射这两种金属，只有甲发射光电子，其最大初动能为，下列说法正确的是(    ) A. 使用频率更小的光，可能使乙也发射光电子 B. 使用频率更小的光，若仍能使甲发射光电子，则其最大初动能小于 C. 频率不变，减弱光强，可能使乙也发射光电子 D. 频率不变，减弱光强，若仍能使甲发射光电子，则其最大初动能小于 知识点2：爱因斯坦的光电效应理论 1．光子 光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为hν，其中h为普朗克常量。这些能量子后来称为光子 2．爱因斯坦光电效应方程 (1)表达式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0。式中Ek为光电子的最大初动能，Ek＝mev。 (2)物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是hν，在这些能量中，一部分大小为W0的能量被电子用来脱离金属，剩下的是逸出后电子的初动能。 3．三个关系 (1)爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0。 (2)光电子的最大初动能Ek可以利用光电管实验的方法测得，即Ek＝eUc，其中Uc是遏止电压，即光电流刚好为0时的反向电压。 (3)光电效应方程中的W0为逸出功，它与极限频率νc的关系是W0＝hνc。 4．光电效应方程对光电效应实验现象的解释 (1)只有当hν>W0时，才有光电子逸出，νc＝就是光电效应的截止频率，如图所示。 (2)光电子的最大初动能Ek与入射光的频率ν有关，而与光的强弱无关。这就解释了遏止电压和光强无关。 (3)电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，光电流自然几乎是瞬时产生的。 (4)对于同种频率的光，光较强时，单位时间内照射到金属表面的光子数较多，照射金属时产生的光电子较多，因而饱和电流较大。 5. 光电效应的几类图像 图像名称 图线形状 读取信息 最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像 ①截止频率(极限频率)：横轴截距 ②逸出功：纵轴截距的绝对值W0＝|－E|＝E ③普朗克常量：图线的斜率k＝h 遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图像 ①截止频率νc：横轴截距 ②遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大 ③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即h＝ke 颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系 ①遏止电压Uc：横轴截距 ②饱和电流Im：电流的最大值 ③最大初动能：Ek＝eUc 颜色不同时，光电流与电压的关系 ①遏止电压Uc1、Uc2 ②饱和电流 ③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2 【典例1】在光电效应中，电子获得光子的能量后最终成为光电子，其中一部分能量用于克服金属的阻碍做功，剩下的能量就是光电子的初动能。能量的光子照射某金属表面后，逸出光电子的最大初动能，已知，元电荷电量。求： 该金属的逸出功； 该条件下的截止电压； 该金属发生光电效应的极限频率。结果保留位有效数字 【典例2】（单选）研究光电效应规律的电路图如图甲所示，某同学分别用、、三束单色光照射光电管得到的光电流与光电管两端电压的关系如图乙所示。已知、两条图线与横轴的交点重合。下列说法正确的是(    ) A. 用光照射时，单位时间内逸出的光电子数最多 B. 用光照射时，逸出光电子的最大初动能最大 C. 该光电管用光、光照射时截止频率不同 D. 若光照射某金属发生光电效应，则光照射该金属也一定发生光电效应 【变式1】（单选）如图所示，分别用、两种材料作极进行光电效应探究，其截止频率，保持入射光不变，则光电子到达极时动能的最大值随电压变化关系的图像是(    ) A. B. C. D. 【变式2】（单选）如图是密立根于年发表的钠金属光电效应的遏止电压与入射光频率的实验曲线，该实验直接证明了爱因斯坦光电效应方程，并且第一次利用光电效应实验测定了普朗克常量。由图像可知(    ) A. 钠的逸出功为 B. 钠的截止频率为 C. 图中直线的斜率为普朗克常量 D. 遏止电压与入射光频率成正比 【变式3】如图甲为研究光电效应的实验装置，用频率为的单色光照射光电管的阴极，得到光电流与光电管两端电压的关系图线如图乙所示。已知电子电荷量的绝对值为，普朗克常量为，则(    ) A. 测量遏止电压时开关应扳向“” B. 只增大光照强度时，图乙中的值会增大 C. 只增大光照强度时，图乙中的值会增大 D. 阴极所用材料的极限频率为 知识点3：康普顿效应和光子的动量、光的波粒二象性 1．康普顿效应和光子的动量　光的波粒二象性 (1)光的散射 光可以与介质中的物质微粒发生散射，改变传播方向。 (2)康普顿效应 美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应。 (3)康普顿效应的意义 康普顿效应表明光子除了具有能量之外，还具有动量，深入揭示了光的粒子性的一面。 (4)光子的动量 ①表达式：p＝。 ②说明：在康普顿效应中，当入射的光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，光子的动量变小，因此，这些光子散射后波长变大。 2．光的波粒二象性 (1)光的干涉和衍射现象说明光具有波动性，光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性。 (2)光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。 【归纳总结】 实验基础 表现 说明 光的波动性 干涉和衍射 (1)光子在空间各点出现的可能性大小可用波动规律来描述 (2)足够能量的光在传播时，表现出波的性质 (1)光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间相互作用产生的 (2)光的波动性不同于宏观观念的波 光的粒子性 光电效应、康普顿效应 (1)当光同物质发生作用时，这种作用是“一份一份”进行的，表现出粒子的性质 (2)少量或个别光子容易显示出光的粒子性 (1)粒子的含义是“不连续”“一份一份”的 (2)光子不同于宏观观念的粒子 【典例1】（单选）美国物理学家康普顿在研究石墨中的电子对射线的散射时发现，有些散射波的波长比入射波的波长略大，他认为，这可视为是光子和静止的外层电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子。康普顿假设光子和电子、质子这样的实物粒子一样，不仅具有能量，也具有动量，碰撞过程中动量守恒。如图所示，若入射光的波长为，散射光的波长为，散射角为，则电子获得的动量为(    ) A. B. C. D. 【典例2】（单选）关于光的波粒二象性，说法正确的是(    ) A. 光子的能量由光的强度决定 B. 光子的能量与光子的频率成正比 C. 光电效应现象反映光的粒子性，说明光没有波动性 D. 光子说中的光子与牛顿微粒说中的微粒相似 【变式1】（单选）我国科学家利用上海同步辐射光源研究新型材料时，观测到康普顿散射现象。如图所示，波长为的射线光子与静止的自由电子发生弹性散射后，波长变为，散射角为。已知康普顿散射公式为 ，为普朗克常量，为电子静质量，为光速。若实验中，下列说法正确的是(    ) A. 该过程能量守恒，但动量不守恒 B. 散射后电子的动量为 C. 光子波长改变量为 D. 光子动量变化的大小为 【变式2】（单选）如图所示，一个光子和一个静止的电子相互碰撞后，电子向某一个方向运动，光子沿另一方向散射出去且波长变长，则这个散射光子跟原来的光子相比(    ) A. 频率不变 B. 频率变小 C. 动量不变 D. 动量变大 【变式3】（单选）对“光的波粒二象性”理解正确的是(    ) A. 光既是一种波，又是一种粒子 B. 个别光子是粒子，大量光子是波 C. 光直线传播时表现为粒子性，发生干涉时表现为波动性 D. 在光的干涉条纹中，明条纹是光子能够到达的地方，暗条纹是光子不能到达的地方 【方法技巧】 方法技巧1 光电效应的两条对应关系 (1) 光强大(频率一定时)→光子数目多→发射光电子多→饱和光电流大。 (2) 光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大。 方法技巧2 光电效应的三个关系式 (1) 爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0。 (2) 光电子最大初动能与遏止电压的关系：Ek＝eUc。 (3) 逸出功与极限频率的关系：W0＝hνc。 【巩固训练】 一、单选题。 1.光电效应在自动化控制领域有着广泛的应用如图所示的光电控制报警电路中，某一频率的光束照射到光电管，光电管产生光电效应，与光电管连接的电路有电流，电磁铁产生磁场，会吸引报警电路中的开关使其断开，从而实现自动控制。则(    ) A. 当物体从光源和光电管间通过时，挡住光束使报警电路中的开关闭合 B. 任意频率的光照射到光电管上，只要光照时间足够长就能产生光电流 C. 对于光电管来说，入射光波长必须大于某一极限值，才能产生光电效应 D. 该频率的光照射光电管，光的强度越强，单位时间内逸出的电子数越少 2.在物理课上，张老师让同学们用“听觉”来感受光的变化，其原理简化图如图所示。用频率相同的一束蓝光照射光电管，调节滑动变阻器的滑片到适当位置，喇叭发出声音的大小可以反映照射光的亮暗变化。下列说法正确的是(    ) A. 该实验的主要原理是光的全反射 B. 若仅将蓝光改成红光，实验演示一定能够成功 C. 若仅将电源的极性互换，喇叭一定还会发出声音 D. 逸出光电子的最大初动能与照射光的频率有关 3.图甲为某同学做研究光电效应的实验装置图，他通过实验得到的单色光、的光电流与电压的关系如图乙所示，下列分析正确的是(    ) A. 光比的遏止电压更大 B. 光比的频率更大 C. 光比的强度更小 D. 光比的饱和光电流更大 4.研究光电效应时，将光照射到某种金属上，多次改变入射光频率，并测量其对应的遏止电压，作出图像，如图所示。已知图像的横截距为、纵截距为，电子的电荷量为，真空中光速为，则下列说法正确的是(    ) A. 普朗克常量为 B. 该金属的逸出功为 C. 频率为光子的动量为 D. 频率为光子的能量为 5.如图甲所示，在研究光电效应实验中，激光器以一定功率发出频率为的单色光照射阴极时，得到电流表示数随电压表示数变化的关系如图乙所示，已知普朗克常量为，电子电荷量为，下列说法正确的是(    ) A. 保持点位置不动，触头向端移动时，电流表示数增大 B. 阴极的逸出功为 C. 若保持入射光的频率不变，增大光照强度，则光电子的最大初速度增大 D. 若光子激发光电子的效率为，饱和电流为，则激光器的功率为 6.如图所示为课本中关于近代物理的四幅插图，下列说法正确的是(    ) A. 图甲为研究阴极射线的实验装置，实验确定了阴极射线是电磁波 B. 图乙为研究光电效应的实验装置，测量遏止电压时电键应扳向“” C. 图丙是黑体辐射的实验规律图，普朗克在研究黑体辐射时提出了能量子概念 D. 图丁为康普顿效应的示意图，光子与静止的电子碰撞后波长可能变小 二、多选题。 7.如图甲所示，用该实验装置探究光电效应规律，得到和两种金属发生光电效应时的遏止电压随入射光频率变化的图线如图乙所示。下列说法正确的是 A. 光电效应说明光具有粒子性 B. 图线的斜率表示普朗克常量 C. 的逸出功比的小 D. 若入射光的强度和频率不变，向右滑动滑片，电流计的示数一定增大 8.在光电效应实验中，分别用频率为、的单色光、照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为和、光电子的最大初动能分别为和。为普朗克常量。下列说法正确的是 (    ) A. 若，则一定有 B. 若，则一定有kk C. 若，则一定有kk D. 若，则一定有kk 9.研究光电效应中遏止电压、光电流大小与照射光的频率及强弱等物理量关系的电路如图甲所示。图中阳极和阴极间的电压大小可调，电源的正负极也可以对调。分别用、、三束单色光照射阴极，调节、间的电压的大小，得到光电流与电压的关系如图乙所示。已知电子的电荷量为，则下列说法正确的是(    ) A. 单色光的频率大于单色光的频率 B. 单色光的频率等于单色光的频率 C. 单色光的强度大于单色光的强度 D. 单色光与单色光的光子能量之差为 10.如图所示，甲、乙、丙、丁是关于光电效应的四个图象，以下说法正确的是(    ) A. 图甲是遏止电压与入射光频率的关系图象，由图象可求得普朗克常量 B. 图乙是光电子最大初动能与入射光频率关系图象，由图象可知实线对应金属的逸出功比虚线的小 C. 图丙是光电流与电压的关系图象，由图象可知在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大 D. 图丁是光电流与电压的关系图象，由图象可知电压越高则光电流越大 11.图甲是光电效应的实验装置图，图乙是通过改变电源极性得到的光电流与加在阴极和阳极上的电压的关系图像，下列说法正确的是(    ) A. 由图甲可知，闭合开关，电子飞到阳极的动能比其逸出阴极表面时的动能大 B. 由图甲可知，闭合开关，向右移动滑动变阻器滑片，电流表的读数一直增大 C. 由图乙可知，光子的频率小于光子的频率 D. 由图乙可知，是同种颜色的光，的光强比的大 12.如图甲所示，在光电效应实验中，某同学用相同频率的单色光，分别照射阴极材料为锌和铜的两个不同的光电管，结果都能发生光电效应。图乙为其中一个光电管的遏止电压随入射光频率 变化的函数关系图象。对于这两个光电管，下列判断正确的是(    ) A. 因为材料不同逸出功不同，所以遏止电压不同 B. 光电子的最大初动能不同 C. 因为光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同，饱和光电流也可能相同 D. 两个光电管的图象的斜率可能不同 13.用不同波长的电磁波照射同一金属表面会发生不同的现象。用波长为的光照射某金属表面，发生光电效应，光电子的最大初动能为；用波长为的射线照射该金属表面，在散射的射线中，除了与入射波长相同的成分外，还有其它波长成分，这种现象称为康普顿效应。已知普朗克常量，真空中光速，电子所带电荷量。下列说法正确的是 A. 该金属的逸出功为 B. 该金属的逸出功为 C. 其它成分的射线波长大于 D. 康普顿效应说明了光具有波动性 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 4.2 光电效应 目录 【学习目标】 1 【思维导图】 2 【知识梳理】 3 知识点1：光电效应现象与实验规律 3 知识点2：爱因斯坦的光电效应理论 7 知识点3：康普顿效应和光子的动量、光的波粒二象性 13 【方法技巧】 16 方法技巧1 光电效应的两条对应关系 16 方法技巧2 光电效应的三个关系式 16 【巩固训练】 17 【学习目标】 学习目标： 1. 知道光电效应现象，了解光电效应的实验规律。 2. 理解爱因斯坦的光子说及对光电效应的解释，会用光电效应方程解决一些简单问题。 3. 了解康普顿效应及其意义，知道光的波粒二象性。 学习重点： 1. 光电效应的实验规律。 2. 用光电效应方程解决分析问题。 学习难点： 1. 用光电效应方程解决一些简单问题。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1：光电效应现象与实验规律 1．光电效应现象与相关概念 (1).光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象。 (2).光子与光电子 光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子。 (3).光子的能量与入射光的强度 每个光子的能量为ε＝hν(ν为光子的频率)，其大小由光的频率决定。入射光的强度等于单位时间内光子能量hν与入射光子数n的乘积，即入射光的强度等于nhν。 (4).截止频率的理解 频率低于νc的入射光，无论光的强度多大，照射时间多长，都不能使光电子逸出。 (5).饱和光电流 金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流。在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。 (6).光的强度与饱和光电流 饱和光电流与入射光强度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的。对于不同频率的光，由于每个光子的能量不同，饱和光电流与入射光强度之间没有简单的正比关系。 2．实验规律 实验电路： (1)存在截止频率：当入射光的频率小于某一数值νc时不发生光电效应。 实验表明，不同金属的截止频率不同。换句话说，截止频率与金属自身的性质有关。 (2)存在饱和电流：在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流趋于一个饱和值。频率不变时，入射光越强，饱和电流越大。 这表明对于一定频率(颜色)的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。 (3)存在遏止电压：使光电流减小到0的反向电压Uc，且满足mev＝eUc。遏止电压的存在意味着光电子具有一定的初速度。 用同一频率的光照射同一种金属时，无论光的强弱如何，遏止电压都是一样的。光的频率改变时遏止电压也会改变。这意味着对于同一种金属，光电子的能量只与入射光频率有关，而与光的强弱无关。 (4)光电效应具有瞬时性：当频率超过截止频率νc时，无论入射光怎样微弱，照到金属时会立即产生光电流。 3．经典解释 (1)逸出功：使电子脱离某种金属，外界对它做功的最小值，用W0表示。不同种类的金属，其逸出功的大小不相同。 (2)光电效应用经典电磁理论无法解释 ①不应存在截止频率。 ②遏止电压Uc应该与光的强弱有关。 ③电子获得逸出表面所需能量的时间远远大于实验中产生光电流的时间。 【典例1】（单选）光电效应实验的装置如图所示，现用发出紫外线的弧光灯照射锌板，验电器指针张开一个角度。下列说法正确的是(    ) A. 锌板带的是正电荷 B. 将带负电的金属小球与锌板接触，验电器指针偏角会增大 C. 改用强度更大的紫外线弧光灯照射锌板，验电器指针偏转角不会变化 D. 使验电器指针回到零，改用强度更大的红外线灯照射锌板，验电器指针偏角一定更大 【答案】A  【解析】A.用紫外线照射锌板，发生光电效应，锌板上的电子逸出，锌板失去电子，所以锌板带正电荷，故A正确； B.锌板带正电，将带负电的金属小球与锌板接触，负电荷会中和锌板上的部分正电荷，验电器指针偏角会减小，故B错误； C.改用强度更大的紫外线弧光灯照射锌板，单位时间内逸出的光电子数增多，锌板所带正电荷增多，验电器指针偏转角会增大，故 C错误； D.红外线的频率小于紫外线的频率，紫外线能使锌板发生光电效应，红外线不一定能使锌板发生光电效应，则改用强度更大的红外线灯照射锌板，验电器指针偏角不一定更大，故D错误。 故选A。 【典例2】（单选）下图为研究光电效应的实验装置图，用某单色光照射金属时发生了光电效应，若只减弱光的强度，而保持频率不变，下列说法正确的是(    ) A. 有可能不发生光电效应 B. 逸出的光电子的最大初动能将不变 C. 光电流将不变 D. 从光照射到金属表面到有光电子逸出的时间明显增加 【答案】B  【解析】入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，频率保持不变，仍然可以发生光电效应，根据光电效应方程，可知光电子的最大初动能不变，故A错误，B正确； C.光照强度影响光子数目，入射光的强度减弱，则入射光的光子的数目减少，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减小，光电流将减小，故C错误； D.发生光电效应时，光电子的逸出几乎是瞬时的，与光照强度无关，即从光照射到金属表面到有光电子逸出的时间不变，故D错误。 故选B。 【变式1】（单选）在“科学脑洞反应堆”视频中实验人员拿橡胶气球在头发上摩擦后接触类似静电计的装置使之带电图，然后用可见光照射连接在该装置顶端的金属片图，静电计张角无变化，增加照射光的强度后静电计张角仍无变化图，换用短波紫外光照射时静电计张角明显变小图，说明金属片发生了光电效应。下列说法正确的是(    ) A. 气球接触金属片后金属片带正电 B. 光电效应能否发生与照射光的强度有关 C. 短波紫外光的频率高于金属片的极限频率 D. 若用红外线照射金属片也可以发生光电效应 【答案】C  【解析】A.与毛皮摩擦后的橡胶气球带负电，所以气球接触金属片后金属片带负电，故 A错误 B.增加可见光的强度后仍不能发生光电效应，说明光电效应能否发生与光的强度无关，故 B错误 C. 用短波紫外光照射时能发生光电效应，说明短波紫外光的频率高于金属片的极限频率，故 C正确 D.红外线的频率低于可见光，一定不能发生光电效应， 故D错误。 【变式2】（单选）有甲、乙两种金属，甲的逸出功小于乙的逸出功。使用某频率的光分别照射这两种金属，只有甲发射光电子，其最大初动能为，下列说法正确的是(    ) A. 使用频率更小的光，可能使乙也发射光电子 B. 使用频率更小的光，若仍能使甲发射光电子，则其最大初动能小于 C. 频率不变，减弱光强，可能使乙也发射光电子 D. 频率不变，减弱光强，若仍能使甲发射光电子，则其最大初动能小于 【答案】B  【解析】A.某频率的光不能使乙金属发生光电效应，说明此光的频率小于乙金属的截止频率，则换用频率更小的光则更不能发生光电效应，A错误； B.由光电效应方程  可知频率越大最大初动能越大，换用频率更小的光最大初动能小于  ，B正确； C.频率不变则小于乙金属的截止频率，不会发生光电效应，C错误； D.由  可知频率不变最大初动能不变，D错误。 故选B。 知识点2：爱因斯坦的光电效应理论 1．光子 光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为hν，其中h为普朗克常量。这些能量子后来称为光子 2．爱因斯坦光电效应方程 (1)表达式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0。式中Ek为光电子的最大初动能，Ek＝mev。 (2)物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是hν，在这些能量中，一部分大小为W0的能量被电子用来脱离金属，剩下的是逸出后电子的初动能。 3．三个关系 (1)爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0。 (2)光电子的最大初动能Ek可以利用光电管实验的方法测得，即Ek＝eUc，其中Uc是遏止电压，即光电流刚好为0时的反向电压。 (3)光电效应方程中的W0为逸出功，它与极限频率νc的关系是W0＝hνc。 4．光电效应方程对光电效应实验现象的解释 (1)只有当hν>W0时，才有光电子逸出，νc＝就是光电效应的截止频率，如图所示。 (2)光电子的最大初动能Ek与入射光的频率ν有关，而与光的强弱无关。这就解释了遏止电压和光强无关。 (3)电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，光电流自然几乎是瞬时产生的。 (4)对于同种频率的光，光较强时，单位时间内照射到金属表面的光子数较多，照射金属时产生的光电子较多，因而饱和电流较大。 5. 光电效应的几类图像 图像名称 图线形状 读取信息 最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像 ①截止频率(极限频率)：横轴截距 ②逸出功：纵轴截距的绝对值W0＝|－E|＝E ③普朗克常量：图线的斜率k＝h 遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图像 ①截止频率νc：横轴截距 ②遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大 ③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即h＝ke 颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系 ①遏止电压Uc：横轴截距 ②饱和电流Im：电流的最大值 ③最大初动能：Ek＝eUc 颜色不同时，光电流与电压的关系 ①遏止电压Uc1、Uc2 ②饱和电流 ③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2 【典例1】在光电效应中，电子获得光子的能量后最终成为光电子，其中一部分能量用于克服金属的阻碍做功，剩下的能量就是光电子的初动能。能量的光子照射某金属表面后，逸出光电子的最大初动能，已知，元电荷电量。求： 该金属的逸出功； 该条件下的截止电压； 该金属发生光电效应的极限频率。结果保留位有效数字 【答案】解：由光电效应方程可知，金属的逸出功； 根据可知，遏止电压的大小为； 根据得金属发生光电效应的极限频率， 答：金属的逸出功为； 该条件下的遏止电压； 这种金属发生光电效应的极限频率。  【典例2】（单选）研究光电效应规律的电路图如图甲所示，某同学分别用、、三束单色光照射光电管得到的光电流与光电管两端电压的关系如图乙所示。已知、两条图线与横轴的交点重合。下列说法正确的是(    ) A. 用光照射时，单位时间内逸出的光电子数最多 B. 用光照射时，逸出光电子的最大初动能最大 C. 该光电管用光、光照射时截止频率不同 D. 若光照射某金属发生光电效应，则光照射该金属也一定发生光电效应 【答案】A  【解析】A.由图乙可知，光照射时对应的饱和电流最大，则用光照射时，单位时间内逸出的光电子数最多，故A正确； B.根据  由图乙可知，光照射时对应的遏止电压最大，所以用光照射时，逸出光电子的最大初动能最大，故B错误； C.截止频率只由光电管金属自身决定，所以该光电管用光、光照射时截止频率相同，故C错误； D.根据  由于光照射时对应的遏止电压大于光照射时对应的遏止电压，则光的频率大于光的频率，若光照射某金属发生光电效应，则光照射该金属不一定发生光电效应，故D错误。 故选A。 【变式1】（单选）如图所示，分别用、两种材料作极进行光电效应探究，其截止频率，保持入射光不变，则光电子到达极时动能的最大值随电压变化关系的图像是(    ) A. B. C. D. 【答案】C  【解析】解：由光电效应方程：， 又， 光电子到达极板过程，由动能定理：， 联立知，光电子到达板时动能的最大值， 可见图像的斜率为，纵截距为。 由题知，材料的截止频率小于材料的截止频率，即，且入射光相同，则，可见用材料和进行光电效应实验得到的图线相互平行，且用材料进行光电效应实验得到的图像的纵截距较大。故C正确，ABD错误。 故选：。 【变式2】（单选）如图是密立根于年发表的钠金属光电效应的遏止电压与入射光频率的实验曲线，该实验直接证明了爱因斯坦光电效应方程，并且第一次利用光电效应实验测定了普朗克常量。由图像可知(    ) A. 钠的逸出功为 B. 钠的截止频率为 C. 图中直线的斜率为普朗克常量 D. 遏止电压与入射光频率成正比 【答案】A  【解析】A.根据遏止电压与最大初动能的关系有： 根据爱因斯坦光电效应方程有： 当结合图像可知，当为时，解得：，A正确； B.钠的截止频率为，根据图像可知，截止频率小于 ，B错误； C.结合遏止电压与光电效应方程可解得：，可知，图中直线的斜率表示，C错误； D.根据遏止电压与入射光的频率关系式可知，遏止电压与入射光频率成线性关系，不是成正比，D错误。 故选A。 【变式3】如图甲为研究光电效应的实验装置，用频率为的单色光照射光电管的阴极，得到光电流与光电管两端电压的关系图线如图乙所示。已知电子电荷量的绝对值为，普朗克常量为，则(    ) A. 测量遏止电压时开关应扳向“” B. 只增大光照强度时，图乙中的值会增大 C. 只增大光照强度时，图乙中的值会增大 D. 阴极所用材料的极限频率为 【答案】CD  【解析】A.开关应扳向，光电子在电场中减速运动，当到达另外一端时速度恰好减少为，这时电压被称为遏止电压，故A错误 B.根据动能定理有，结合爱因斯坦光电效应方程，可知的值只与光的频率有关，与光照强度无关，故B错误； C.只增大光照强度时，极发射电子数会增多，图乙中的值会增大，故C正确； D.根据动能定理有，结合爱因斯坦光电效应方程，，联立解得，故D正确。 故选CD． 知识点3：康普顿效应和光子的动量、光的波粒二象性 1．康普顿效应和光子的动量　光的波粒二象性 (1)光的散射 光可以与介质中的物质微粒发生散射，改变传播方向。 (2)康普顿效应 美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应。 (3)康普顿效应的意义 康普顿效应表明光子除了具有能量之外，还具有动量，深入揭示了光的粒子性的一面。 (4)光子的动量 ①表达式：p＝。 ②说明：在康普顿效应中，当入射的光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，光子的动量变小，因此，这些光子散射后波长变大。 2．光的波粒二象性 (1)光的干涉和衍射现象说明光具有波动性，光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性。 (2)光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。 【归纳总结】 实验基础 表现 说明 光的波动性 干涉和衍射 (1)光子在空间各点出现的可能性大小可用波动规律来描述 (2)足够能量的光在传播时，表现出波的性质 (1)光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间相互作用产生的 (2)光的波动性不同于宏观观念的波 光的粒子性 光电效应、康普顿效应 (1)当光同物质发生作用时，这种作用是“一份一份”进行的，表现出粒子的性质 (2)少量或个别光子容易显示出光的粒子性 (1)粒子的含义是“不连续”“一份一份”的 (2)光子不同于宏观观念的粒子 【典例1】（单选）美国物理学家康普顿在研究石墨中的电子对射线的散射时发现，有些散射波的波长比入射波的波长略大，他认为，这可视为是光子和静止的外层电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子。康普顿假设光子和电子、质子这样的实物粒子一样，不仅具有能量，也具有动量，碰撞过程中动量守恒。如图所示，若入射光的波长为，散射光的波长为，散射角为，则电子获得的动量为(    ) A. B. C. D. 【答案】D  【解析】由于碰撞过程动量守恒，则在入射光方向上有：， 垂直入射方向上有：，其中为碰后电子运动方向与光子入射方向的夹角，解得，故ABC错误，D正确。 故选D。 【典例2】（单选）关于光的波粒二象性，说法正确的是(    ) A. 光子的能量由光的强度决定 B. 光子的能量与光子的频率成正比 C. 光电效应现象反映光的粒子性，说明光没有波动性 D. 光子说中的光子与牛顿微粒说中的微粒相似 【答案】B  【解析】光子的能量为，与光子的频率成正比，不是由光的强度决定，故A错误，B正确； C.光电效应现象反映光的粒子性，光的衍射现象和干涉现象说明光具有波动性，光具有波粒二象性，故C错误； D.牛顿的微粒说认为光是一种实物粒子，而爱因斯坦的光子说认为光是一种量子化的物质，故D错误。 故选：。 【变式1】（单选）我国科学家利用上海同步辐射光源研究新型材料时，观测到康普顿散射现象。如图所示，波长为的射线光子与静止的自由电子发生弹性散射后，波长变为，散射角为。已知康普顿散射公式为 ，为普朗克常量，为电子静质量，为光速。若实验中，下列说法正确的是(    ) A. 该过程能量守恒，但动量不守恒 B. 散射后电子的动量为 C. 光子波长改变量为 D. 光子动量变化的大小为 【答案】D  【解析】A. 康普顿散射现象是光子与自由电子的碰撞，严格遵循能量守恒和动量守恒，选项A错误； C. 根据题干公式，当时，有，选项C错误； D. 散射后电子的动量需通过动量守恒计算，设入射光子动量为，散射光子动量为，散射角为，光子动量变化的大小为，选项D正确； B. 由动量守恒定律，知散射后电子的动量大小为，选项B错误。 故选D。 【变式2】（单选）如图所示，一个光子和一个静止的电子相互碰撞后，电子向某一个方向运动，光子沿另一方向散射出去且波长变长，则这个散射光子跟原来的光子相比(    ) A. 频率不变 B. 频率变小 C. 动量不变 D. 动量变大 【答案】B  【解析】光子的波长变长，根据，可得，光子的频率变小，故A错误，B正确； 根据，可知光子动量变小，故CD错误。 故选B。 【变式3】（单选）对“光的波粒二象性”理解正确的是(    ) A. 光既是一种波，又是一种粒子 B. 个别光子是粒子，大量光子是波 C. 光直线传播时表现为粒子性，发生干涉时表现为波动性 D. 在光的干涉条纹中，明条纹是光子能够到达的地方，暗条纹是光子不能到达的地方 【答案】C  【解析】A.波粒二象性中所说的粒子，是指其不连续性，是一份能量。故A错误； B.少量的光子体现粒子性，大量光子体现波动性．不是个别光子是粒子，大量光子是波。故B错误； C.光直线传播时表现为粒子性，发生干涉时表现为波动性。故C正确； D.在光的干涉条纹中，明条纹是光子到达几率比较高的地方，暗条纹是光子到达几率比较小的地方。故D错误。 【方法技巧】 方法技巧1 光电效应的两条对应关系 (1) 光强大(频率一定时)→光子数目多→发射光电子多→饱和光电流大。 (2) 光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大。 方法技巧2 光电效应的三个关系式 (1) 爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0。 (2) 光电子最大初动能与遏止电压的关系：Ek＝eUc。 (3) 逸出功与极限频率的关系：W0＝hνc。 【巩固训练】 一、单选题。 1.光电效应在自动化控制领域有着广泛的应用如图所示的光电控制报警电路中，某一频率的光束照射到光电管，光电管产生光电效应，与光电管连接的电路有电流，电磁铁产生磁场，会吸引报警电路中的开关使其断开，从而实现自动控制。则(    ) A. 当物体从光源和光电管间通过时，挡住光束使报警电路中的开关闭合 B. 任意频率的光照射到光电管上，只要光照时间足够长就能产生光电流 C. 对于光电管来说，入射光波长必须大于某一极限值，才能产生光电效应 D. 该频率的光照射光电管，光的强度越强，单位时间内逸出的电子数越少 【答案】A  【解析】A.当物体从光源和光电管间通过时，挡住光束，没有光电流的产生，电磁铁与开关断开，使报警电路中的开关闭合，故 A正确。 B.由光电效应方程，要发生光电效应，需要入射光的频率大于金属的截止频率，故B错误； C.入射光的频率大于截止频率时，才会发生光电效应，此时入射光的波长小于极限波长，故C错误 D.该频率的光照射光电管，光的强度越强，单位时间内逸出的电子数越多，故 D错误。 2.在物理课上，张老师让同学们用“听觉”来感受光的变化，其原理简化图如图所示。用频率相同的一束蓝光照射光电管，调节滑动变阻器的滑片到适当位置，喇叭发出声音的大小可以反映照射光的亮暗变化。下列说法正确的是(    ) A. 该实验的主要原理是光的全反射 B. 若仅将蓝光改成红光，实验演示一定能够成功 C. 若仅将电源的极性互换，喇叭一定还会发出声音 D. 逸出光电子的最大初动能与照射光的频率有关 【答案】D  【解析】A.该实验的原理是光电效应，故A错误； B.若仅将蓝光改成红光，则照射光的频率变低，光电管有可能不发生光电效应，实验演示可能将无法进行，故B错误； C.由题图可知光电管所加电压为正向电压，若仅将电源的极性互换，光电管加反向电压时可能不会形成光电流，喇叭可能不会发出声音，故C错误； D.由爱因斯坦光电效应方程可知，逸出光电子的最大初动能与照射光的频率是一次函数关系，故D正确。 3.图甲为某同学做研究光电效应的实验装置图，他通过实验得到的单色光、的光电流与电压的关系如图乙所示，下列分析正确的是(    ) A. 光比的遏止电压更大 B. 光比的频率更大 C. 光比的强度更小 D. 光比的饱和光电流更大 【答案】D  【解析】从图乙中可得出，光的饱和光电流比光的大，饱和光电流与光强有关，故光的光强更强 光的遏止电压比光的小。由于，可知光的频率越大，遏止电压就越大，因此光的频率更大。选项正确。 4.研究光电效应时，将光照射到某种金属上，多次改变入射光频率，并测量其对应的遏止电压，作出图像，如图所示。已知图像的横截距为、纵截距为，电子的电荷量为，真空中光速为，则下列说法正确的是(    ) A. 普朗克常量为 B. 该金属的逸出功为 C. 频率为光子的动量为 D. 频率为光子的能量为 【答案】C  【解析】、根据光电效应方程和动能定理可知可得，结合图像可得，斜率大小，则普朗克常量为，该金属的逸出功为，故AB错误； 、频率为光子的能量为，波长为，动量大小为，故C正确，D错误。 故选：。 5.如图甲所示，在研究光电效应实验中，激光器以一定功率发出频率为的单色光照射阴极时，得到电流表示数随电压表示数变化的关系如图乙所示，已知普朗克常量为，电子电荷量为，下列说法正确的是(    ) A. 保持点位置不动，触头向端移动时，电流表示数增大 B. 阴极的逸出功为 C. 若保持入射光的频率不变，增大光照强度，则光电子的最大初速度增大 D. 若光子激发光电子的效率为，饱和电流为，则激光器的功率为 【答案】D  【解析】A、根据电路的特点可知，当保持点位置不动，触头向端移动时，电路中的电压为反向电压，靠近，反向电压越大，所以电流表示数减小，故A错误； B、根据爱因斯坦光电效应方程，结合动能定理，解得阴极的逸出功为，故B错误； C、根据爱因斯坦光电效应方程得，可知光电子的最大初速度与光的强度无关，故C错误； D、光电效应产生是瞬时的，设单位时间内逸出的光电子数为，根据电流的定义得，光子激发光电子的效率为，则激光单位时间内发射的光子数为，激光器的功率为，联立解得，故D正确。 故选：。 6.如图所示为课本中关于近代物理的四幅插图，下列说法正确的是(    ) A. 图甲为研究阴极射线的实验装置，实验确定了阴极射线是电磁波 B. 图乙为研究光电效应的实验装置，测量遏止电压时电键应扳向“” C. 图丙是黑体辐射的实验规律图，普朗克在研究黑体辐射时提出了能量子概念 D. 图丁为康普顿效应的示意图，光子与静止的电子碰撞后波长可能变小 【答案】C  【解析】A、图甲为研究阴极射线的实验装置，实验确定了阴极射线是带电的粒子流，而不是电磁波， A错误。 B、遏止电压是光电流为零时加在光电管两端的最小电压，是反向电压，故开关应扳向“”， B错误。 C、图丙是黑体辐射的实验规律图，普朗克在研究黑体辐射时提出了能量子概念，C正确。 D、图丁为康普顿效应的示意图，光子与静止的电子碰撞后，动量减小、波长变大， D错误。 二、多选题。 7.如图甲所示，用该实验装置探究光电效应规律，得到和两种金属发生光电效应时的遏止电压随入射光频率变化的图线如图乙所示。下列说法正确的是 A. 光电效应说明光具有粒子性 B. 图线的斜率表示普朗克常量 C. 的逸出功比的小 D. 若入射光的强度和频率不变，向右滑动滑片，电流计的示数一定增大 【答案】AC  【解析】A、光电效应是指在光的照射下，金属中的电子从表面逸出的现象，这种现象无法用经典的波动理论解释，只能用光的粒子性来解释，所以光电效应说明光具有粒子性， A正确； B、根据爱因斯坦光电效应方程，以及遏止电压与最大初动能的关系，可推导出 ，图线的斜率为，而不是普朗克常量， B错误； C、由可知，当时，，即图线在轴上的截距为金属的截止频率，且逸出功。从图乙可以看出，的截止频率小于的截止频率，所以的逸出功比的小，C正确； D、若入射光的强度和频率不变，向右滑动滑片，当光电流达到饱和电流后，即使再增大正向电压，光电流也不会增大，电流计的示数不变， D错误。 8.在光电效应实验中，分别用频率为、的单色光、照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为和、光电子的最大初动能分别为和。为普朗克常量。下列说法正确的是 (    ) A. 若，则一定有 B. 若，则一定有kk C. 若，则一定有kk D. 若，则一定有kk 【答案】BC  【解析】光照射到同种金属上，同种金属的逸出功相同。若，据，得，则项正确。 由，可知当时，则项错误。 若说明，则项正确。 由，而同一种金属相同，则项错误。 9.研究光电效应中遏止电压、光电流大小与照射光的频率及强弱等物理量关系的电路如图甲所示。图中阳极和阴极间的电压大小可调，电源的正负极也可以对调。分别用、、三束单色光照射阴极，调节、间的电压的大小，得到光电流与电压的关系如图乙所示。已知电子的电荷量为，则下列说法正确的是(    ) A. 单色光的频率大于单色光的频率 B. 单色光的频率等于单色光的频率 C. 单色光的强度大于单色光的强度 D. 单色光与单色光的光子能量之差为 【答案】BD  【详解】由图像可知，单色光的截止电压相等，根据 可知，单色光的频率等于单色光的频率，选项B正确； A.单色光的截止电压小于单色光的截止电压，根据 可知，单色光的频率小于单色光的频率，选项A错误； C.单色光的饱和光电流小于的饱和光电流，可知单色光的强度小于单色光的强度，选项C错误； D.根据 可知 单色光与单色光的光子能量之差为 选项D正确。 故选BD。 10.如图所示，甲、乙、丙、丁是关于光电效应的四个图象，以下说法正确的是(    ) A. 图甲是遏止电压与入射光频率的关系图象，由图象可求得普朗克常量 B. 图乙是光电子最大初动能与入射光频率关系图象，由图象可知实线对应金属的逸出功比虚线的小 C. 图丙是光电流与电压的关系图象，由图象可知在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大 D. 图丁是光电流与电压的关系图象，由图象可知电压越高则光电流越大 【答案】AC  【解析】A.根据，计算得出，图线的斜率，则，故A正确 B.根据爱因斯坦光电效应方程可知，纵轴截距的绝对值表示逸出功，则实线对应金属的逸出功比虚线大，故B错误； C.图丙中，从光电流与电压的关系图象中可以看出，电压相同时，光照越强，光电流越大，因此光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大，故C正确； D.图丁是光电流与电压的关系图象，由图象可知当电压高到一定值时，光电流不变，故D错误。 故选AC。 11.图甲是光电效应的实验装置图，图乙是通过改变电源极性得到的光电流与加在阴极和阳极上的电压的关系图像，下列说法正确的是(    ) A. 由图甲可知，闭合开关，电子飞到阳极的动能比其逸出阴极表面时的动能大 B. 由图甲可知，闭合开关，向右移动滑动变阻器滑片，电流表的读数一直增大 C. 由图乙可知，光子的频率小于光子的频率 D. 由图乙可知，是同种颜色的光，的光强比的大 【答案】AD  【解析】图甲所示光电管中的电场方向水平向右，电子从金属板逸出后，受到的电场力水平向左，电子做加速运动，所以电子飞到阳极的动能比其逸出阴极表面时的动能大，选项A正确 向右移动滑动变阻器滑片，光电管中电压增大，当光电管中的电流达到饱和光电流时，电流表示数将不再增大，选项 B错误 根据光电效应方程，结合遏止电压，整理得，遏止电压大于遏止电压，所以光子的频率大于光子的频率，选项C错误遏止电压相同，光的频率相同，所以是同种颜色的光，的饱和光电流大于的饱和光电流，的光强比的大，选项D正确。 12.如图甲所示，在光电效应实验中，某同学用相同频率的单色光，分别照射阴极材料为锌和铜的两个不同的光电管，结果都能发生光电效应。图乙为其中一个光电管的遏止电压随入射光频率 变化的函数关系图象。对于这两个光电管，下列判断正确的是(    ) A. 因为材料不同逸出功不同，所以遏止电压不同 B. 光电子的最大初动能不同 C. 因为光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同，饱和光电流也可能相同 D. 两个光电管的图象的斜率可能不同 【答案】ABC  【解析】解：、根据光电效应方程有 根据能量守恒定律得： 联立得： 即，可知，入射光的频率相同，逸出功不同，则遏止电压也不同。故A正确。 B、根据光电效应方程得，相同的频率，不同的逸出功，则光电子的最大初动能也不同，故B正确。 C、虽然光的频率相同，但光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同，而饱和光电流也可能相同。故C正确。 D、由，可知，图象的斜率常数，所以两个光电管的图象的斜率一定相同，故D错误。 故选：。 13.用不同波长的电磁波照射同一金属表面会发生不同的现象。用波长为的光照射某金属表面，发生光电效应，光电子的最大初动能为；用波长为的射线照射该金属表面，在散射的射线中，除了与入射波长相同的成分外，还有其它波长成分，这种现象称为康普顿效应。已知普朗克常量，真空中光速，电子所带电荷量。下列说法正确的是 A. 该金属的逸出功为 B. 该金属的逸出功为 C. 其它成分的射线波长大于 D. 康普顿效应说明了光具有波动性 【答案】AC  【解析】光电效应方程为，其中是光电子的最大初动能，是光子的能量，是金属的逸出功。光子的能量为光的波长，为真空中的光速。已知用波长的光照射某金属表面，光电子的最大初动能，先将的单位换算为 ， 再根据光电效应方程，可得金属的逸出功，故 A正确， B错误； C、在康普顿效应中，光子与电子碰撞后，光子的一部分能量转移给电子，光子的能量减小，根据可知，光子能量减小则波长增大，所以其它成分的射线波长大于，故C正确； D、康普顿效应说明了光具有粒子性，而不是波动性，故 D错误。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $