4.2 光电效应 讲义 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

本高中物理讲义聚焦光电效应核心知识点，从实验现象出发，系统梳理光电效应的实验规律（截止频率、饱和电流、遏止电压、瞬时性），通过爱因斯坦光电效应方程（光子能量、逸出功、最大初动能）进行理论解释，结合康普顿效应揭示光的粒子性，最终总结光的波粒二象性，构建完整知识链。 资料设计注重科学探究与科学思维培养，通过锌板验电器实验引导学生观察分析，利用四类光电效应图像深化对规律的理解，配备多样化例题与练习。课中辅助教师实验教学与理论讲解，课后帮助学生巩固知识、查漏补缺，提升物理观念应用能力与科学推理素养。

4.2 光电效应 （1）通过实验，了解光电效应现象及其实验规律。 （2）了解爱因斯坦光电效应理论及其意义，能用爱因斯坦光电效应方程解释光电效应现象。 （3）了解康普顿效应及其意义。 （4）能根据实验结论说明光的波粒二象性。 把一块锌板连接在验电器上，并使锌板带负电，验电器指针张开。用紫外线灯照射锌板，观察验电器指针的变化。 这个现象说明了什么问题？ 知识点一、光电效应的实验规律 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．光电子：光电效应中发射出来的电子． 3光电效应的实验规律 (1)存在截止频率：当入射光的频率低于截止频率时不(填“能”或“不”)发生光电效应． (2)存在饱和电流：在光的频率不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大． (3)存在遏止电压：使光电流减小到0的反向电压Uc，且满足mevc2＝eUc. (4)光电效应具有瞬时性：光电效应几乎是瞬时发生的． 知识点二、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．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(填“相同”或“不相同”)． 3．爱因斯坦光电效应方程 (1)表达式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0. (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Ek. (3)Uc与ν、W0的关系 ①表达式：Uc＝ν－. ②图像：Uc－ν图像是一条斜率为的直线． 光电效应现象和光电效应方程的应用 (1)能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率. (2)光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光. (3)逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关. (4)光电子不是光子，而是电子. 2.两条对应关系 (1)光强大→光子数目多→发射光电子多→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. 3.三个关系式 (1)爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0. (2)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. 光电效应图象四类图象 图象名称 图线形状 由图线直接(间接)得到的物理量 最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线 ①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc ②逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值的绝对值W0＝|－E|＝E ③普朗克常量：图线的斜率k＝h 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：图线与横轴的交点 ②饱和光电流Im：光电流的最大值 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饱和光电流 ③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2 遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线 ①极限频率νc：图线与横轴的交点 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.(注：此时两极之间接反向电压) 知识点三、康普顿效应 (1)光的散射 光子在介质中与物质微粒相互作用，因而传播方向发生改变，这种现象叫作光的散射。 (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，入射光子与晶体中电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，光子的动量变小。因此，有些光子散射后波长变大。 知识点四、光的波粒二象粒 (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)光子的能量ε＝hν，光子的动量p＝。 例题1. （25-26高二下·全国·课前预习）爱因斯坦光电效应方程 （1）表达式： 或 （2）物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是，在这些能量中，一部分大小为的能量被电子用来脱离金属，剩下的是逸出后电子的 （3）与、的关系 ①表达式：。 ②图像：图像是一条斜率为的直线。 例题2. （25-26高二下·全国·课前预习）知识梳理 （1）光的散射：光子在介质中与物质微粒相互作用，使光的传播方向发生改变。 （2）康普顿效应：在研究石墨对X射线的散射时，发现X射线被石墨散射后，沿不同方向的射线中，除原波长外，还发现了波长随散射角的增大而 的谱线，我们把X射线经物质散射后波长 的现象，称为康普顿效应。 （3）康普顿效应的解释：把光的散射看成是单个光子与单个电子发生的 碰撞，在碰撞过程中能量和动量都是 的。碰撞后电子会带走一部分能量和动量，因而散射出去的光子能量与动量都相应 ，即散射后的X射线波长 。 （4）康普顿效应的意义：证实了爱因斯坦的 理论，还证明了光子不但有能量，而且有 。 （5）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，要把一部分动量转移给电子，光子的动量可能变小。因此，有些光子散射后波长 。 例题3. （浙江省北斗星盟联考2025-2026学年高三上学期12月月考物理试题）2025年是量子力学诞生100周年，联合国教科文组织将这一年定为“国际量子科学与技术年”，普朗克常量h是量子力学中的重要常数。用国际单位制的基本单位表示，h的单位应为（    ） A． B． C． D． 例题4. （2025·云南·模拟预测）某金属材料的截止频率为，现用频率为的单色光照射该金属，发现有光电子逸出。已知普朗克常量为h。则逸出光电子的最大初动能为（　　） A． B． C． D． 例题5. （24-25高二下·全国·课后作业）在光电效应实验中，某金属的逸出功为，若用波长为λ（λ<λ0）的单色光做该实验，已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e、c和h。则其截止电压为（　　） A． B． C． D． 例题6. （25-26高二下·全国·随堂练习）用蓝光照射密封在真空管中的两种不同金属材料Ⅰ、Ⅱ，完成光电效应实验。电路图如图甲所示，得到遏止电压Uc与入射光频率的关系，如图乙所示，已知电子电荷量为e，则下列说法正确的是（　　） A．Ⅰ的截止频率比Ⅱ的小 B．Ⅰ的逸出功比Ⅱ的大 C．Ⅰ发生光电效应的时间较短 D．由图乙可算出普朗克常量 例题7. （2021高三·山东·专题练习）用频率为的单色光照射阴极K时，能发生光电效应。下面关于光电效应常见的四个图像说法正确的是（　　） A．甲图表示光电子的最大初动能Ek与入射光频率的图像，斜率为普朗克常量的倒数 B．乙图表示颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系图像，强黄光的饱和光电流大，是因为照射时间长 C．丙图表示颜色不同的光，光电流与电压的关系图像，蓝光的频率小，遏止电压大，光电子最大初动能大 D．丁图表示遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图像，普朗克常量h即为图线的斜率k与电子电荷量e的乘积，即h＝ke 1. （2025·云南昆明·模拟预测）2025年8月26日，江门中微子实验开始运行，其中使用到了光电倍增管，光电倍增管利用光电效应将光信号转化为电信号。若用紫光照射光电倍增管恰好产生电信号，则用下列光线照射时也能产生电信号的是（　　） A．紫外线 B．绿光 C．蓝光 D．红光 2. （2025·全国·模拟预测）绿光照射某金属能发生光电效应，则（　　） A．蓝光照射一定能发生光电效应 B．红光照射一定能发生光电效应 C．逸出功等于光电子的最大初动能 D．只要不断增大入射光光强，红光一定能发生光电效应 3. （25-26高三上·河北秦皇岛·月考）如图所示，S是一功率为5W的点光源，向空间各个方向均匀发射波长约为600nm的光子，在距离光源处，与连线垂直的方向上，每平方厘米每秒通过的光子数约为（已知光在真空中的传播速度，普朗克常量，）（　　） A． B． C． D． 4. （25-26高二上·四川眉山·期中）如图所示，闭合开关，G表无示数，通过以下哪种操作，G表可能有示数（　　） A．将电池的极性反转 B．将变阻器的滑片向a移动 C．将变阻器的滑片向b移动 D．换用频率更高的光 5. （25-26高二上·河南商丘·期中）假设可见光的平均频率为5×1014Hz，一盏功率为10W的LED灯，每秒钟发出的光子数约为（已知）（　　） A．3.0×1019个 B．3.0×1020个 C．1.5×1020个 D．4.5×1021个 6. （2025·四川·一模）如图所示，将锌板与验电器相连，验电器指针闭合。用紫外线灯短暂照射锌板后移开，验电器张开一稳定张角。随后用红外线灯照射锌板，验电器指针张角保持不变。下列说法正确的是（　　） A．验电器带正电 B．延长红外线照射时间，验电器指针张角增大 C．增大红外线光照强度，验电器指针张角增大 D．用丝绸摩擦的玻璃棒靠近锌板，验电器指针张角减小 7. （25-26高二下·全国·课后作业）物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，用X光对静止的电子进行照射，照射后电子获得速度的同时，X光光子的运动方向也会发生相应的改变。下列说法正确的是（　　） A．当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把部分动量转移给电子，因此光子散射后频率变大 B．康普顿效应表明光子除了具有能量之外还具有动量 C．X光散射后与散射前相比，速度变小 D．散射后的光子虽然改变原来的运动方向，但频率保持不变 8. （24-25高二下·全国·课后作业）用如图所示的光电管研究光电效应的实验中，用某种频率的单色光a照射光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转。而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，那么下列说法正确的是（　　） A．a光的频率一定大于b光的频率 B．增加b光的强度可能使电流计G的指针发生偏转 C．用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电流是由c到d D．只增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大 9. （25-26高三上·广东广州·期中）先用波长为，频率为的单色可见光照射杨氏双缝干涉实验装置；再加上波长为，频率为的单色可见光照射同一杨氏双缝干涉实验装置。观察到波长为的光干涉条纹的1、2级亮纹之间原本是暗纹的位置出现了波长为的光的干涉条纹的1级亮纹，下列说法中正确的是（　　） A． B．光的光子动量大 C．以相同的入射角斜射入同一三棱镜，光的偏折角大 D．和两种光分别射入同一光电效应装置，均产生光电子，光产生光电子速率一定大 10. （2025·浙江·一模）物理学家康普顿在研究石墨对射线的散射时，发现在散射后检测到的射线中，除了与入射波长相同的成分外，还有波长为的部分。已知普朗克常量，真空中的光速，散射前电子处于静止状态，不考虑相对论效应，下列说法正确的是（　　） A． B．光子与电子碰撞后频率不变 C．若散射后的光子波长为，则碰撞后电子的动能为 D．碰撞后，电子的动量可能为 11. （25-26高三上·天津和平·期中）明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载，“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象。如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光，下列说法正确的是（　　） A．在该三棱镜中a光传播速度大于b光 B．在该三棱镜中a光波长小于b光 C．a光能发生偏振现象，b光不能发生 D．若光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则a光的遏止电压低 12. （25-26高三上·天津·期中）如图所示，金属极板M受到紫外线照射会逸出光电子，最大速率为。正对M放置一金属网N，在M、N之间加恒定电压U。已知M、N间距为d（远小于板长），电子的质量为m，电荷量为e，则（　　） A．M、N间距离增大时电场力对电子做功也增大 B．逸出的电子到达N时的最大动能 C．若增加此紫外线照射的强度，单位时间逸出的光电子数增多 D．若增加此紫外线照射的强度，逸出的光电子最大初动能增大 13. （25-26高二下·全国·课后作业）如图甲所示是研究光电效应规律的光电管。用波长λ=0.50μm的绿光照射阴极K，实验测得流过G表的电流I与A、K之间的电势差UAK满足如图乙所示规律，取h=6.63×10-34J·s。结合图像，求（以下所求结果均保留2位有效数字）： (1)每秒钟阴极发射的光电子数； (2)光电子飞出阴极K时的最大动能为多少焦耳； (3)该阴极材料的极限频率。 学科网（北京）股份有限公司 $ 4.2 光电效应 （1）通过实验，了解光电效应现象及其实验规律。 （2）了解爱因斯坦光电效应理论及其意义，能用爱因斯坦光电效应方程解释光电效应现象。 （3）了解康普顿效应及其意义。 （4）能根据实验结论说明光的波粒二象性。 把一块锌板连接在验电器上，并使锌板带负电，验电器指针张开。用紫外线灯照射锌板，观察验电器指针的变化。 这个现象说明了什么问题？ 知识点一、光电效应的实验规律 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．光电子：光电效应中发射出来的电子． 3光电效应的实验规律 (1)存在截止频率：当入射光的频率低于截止频率时不(填“能”或“不”)发生光电效应． (2)存在饱和电流：在光的频率不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大． (3)存在遏止电压：使光电流减小到0的反向电压Uc，且满足mevc2＝eUc. (4)光电效应具有瞬时性：光电效应几乎是瞬时发生的． 知识点二、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．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(填“相同”或“不相同”)． 3．爱因斯坦光电效应方程 (1)表达式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0. (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Ek. (3)Uc与ν、W0的关系 ①表达式：Uc＝ν－. ②图像：Uc－ν图像是一条斜率为的直线． 光电效应现象和光电效应方程的应用 (1)能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率. (2)光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光. (3)逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关. (4)光电子不是光子，而是电子. 2.两条对应关系 (1)光强大→光子数目多→发射光电子多→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. 3.三个关系式 (1)爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0. (2)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. 光电效应图象四类图象 图象名称 图线形状 由图线直接(间接)得到的物理量 最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线 ①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc ②逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值的绝对值W0＝|－E|＝E ③普朗克常量：图线的斜率k＝h 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：图线与横轴的交点 ②饱和光电流Im：光电流的最大值 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饱和光电流 ③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2 遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线 ①极限频率νc：图线与横轴的交点 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.(注：此时两极之间接反向电压) 知识点三、康普顿效应 (1)光的散射 光子在介质中与物质微粒相互作用，因而传播方向发生改变，这种现象叫作光的散射。 (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，入射光子与晶体中电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，光子的动量变小。因此，有些光子散射后波长变大。 知识点四、光的波粒二象粒 (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)光子的能量ε＝hν，光子的动量p＝。 例题1. （25-26高二下·全国·课前预习）爱因斯坦光电效应方程 （1）表达式： 或 （2）物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是，在这些能量中，一部分大小为的能量被电子用来脱离金属，剩下的是逸出后电子的 （3）与、的关系 ①表达式：。 ②图像：图像是一条斜率为的直线。 【答案】 初动能 【详解】略 例题2. （25-26高二下·全国·课前预习）知识梳理 （1）光的散射：光子在介质中与物质微粒相互作用，使光的传播方向发生改变。 （2）康普顿效应：在研究石墨对X射线的散射时，发现X射线被石墨散射后，沿不同方向的射线中，除原波长外，还发现了波长随散射角的增大而 的谱线，我们把X射线经物质散射后波长 的现象，称为康普顿效应。 （3）康普顿效应的解释：把光的散射看成是单个光子与单个电子发生的 碰撞，在碰撞过程中能量和动量都是 的。碰撞后电子会带走一部分能量和动量，因而散射出去的光子能量与动量都相应 ，即散射后的X射线波长 。 （4）康普顿效应的意义：证实了爱因斯坦的 理论，还证明了光子不但有能量，而且有 。 （5）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，要把一部分动量转移给电子，光子的动量可能变小。因此，有些光子散射后波长 。 【答案】 增大 变大 弹性 守恒 变小 变大 光量子理论 动量 变大 【详解】[1][2]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，除了与入射波长相同的成分外，其波长的增量随散射角的不同而变化，即大于入射波长的成分，这个现象称为康普顿效应。 [3][4][5][6]康普顿效应的解释：把光的散射看成是单个光子与单个电子发生的弹性碰撞，在碰撞过程中能量和动量都是守恒的。碰撞后电子会带走一部分能量和动量，因而散射出去的光子能量与动量都相应变小，即散射后的X射线波长变大。 [7][8]康普顿用光子的模型成功地解释了这种效应，证明了爱因斯坦的光量子理论，他的基本思想是：光子不仅具有能量，而且具有动量，光子的动量与光的波长和普朗克常量有关。 [9]在康普顿效应中，当入射的光子与晶体中的电子碰撞时，要把一部分动量转移给电子，因而，光子动量可能会变小，动量p减小，意味着波长变大，因此，这些光子散射后波长变大。 例题3. （浙江省北斗星盟联考2025-2026学年高三上学期12月月考物理试题）2025年是量子力学诞生100周年，联合国教科文组织将这一年定为“国际量子科学与技术年”，普朗克常量h是量子力学中的重要常数。用国际单位制的基本单位表示，h的单位应为（    ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】根据，， 可知用国际单位制的基本单位表示，h的单位应为 故选B。 例题4. （2025·云南·模拟预测）某金属材料的截止频率为，现用频率为的单色光照射该金属，发现有光电子逸出。已知普朗克常量为h。则逸出光电子的最大初动能为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】该金属材料的逸出功为 由光电效应方程，得光电子的最大初动能为 联立解得。 故选C。 例题5. （24-25高二下·全国·课后作业）在光电效应实验中，某金属的逸出功为，若用波长为λ（λ<λ0）的单色光做该实验，已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e、c和h。则其截止电压为（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】由光电效应方程可得 由动能定理可得 联立可得，故选D。 例题6. （25-26高二下·全国·随堂练习）用蓝光照射密封在真空管中的两种不同金属材料Ⅰ、Ⅱ，完成光电效应实验。电路图如图甲所示，得到遏止电压Uc与入射光频率的关系，如图乙所示，已知电子电荷量为e，则下列说法正确的是（　　） A．Ⅰ的截止频率比Ⅱ的小 B．Ⅰ的逸出功比Ⅱ的大 C．Ⅰ发生光电效应的时间较短 D．由图乙可算出普朗克常量 【答案】A 【详解】A．根据爱因斯坦光电效应方程结合动能定理 则 由图像的图线与横轴的交点表示截止频率，则 则Ⅰ的截止频率比Ⅱ的小，故A正确； B．根据逸出功与截止频率的关系可知截止频率大的金属，逸出功也大，故Ⅰ的逸出功比Ⅱ的小，故B错误； C．光电效应几乎是瞬间发生的，可认为所有金属发生光电效应的时间均一样，故C错误； D．由图像的斜率 可知普朗克常量，故D错误。 故选A。 例题7. （2021高三·山东·专题练习）用频率为的单色光照射阴极K时，能发生光电效应。下面关于光电效应常见的四个图像说法正确的是（　　） A．甲图表示光电子的最大初动能Ek与入射光频率的图像，斜率为普朗克常量的倒数 B．乙图表示颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系图像，强黄光的饱和光电流大，是因为照射时间长 C．丙图表示颜色不同的光，光电流与电压的关系图像，蓝光的频率小，遏止电压大，光电子最大初动能大 D．丁图表示遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图像，普朗克常量h即为图线的斜率k与电子电荷量e的乘积，即h＝ke 【答案】D 【详解】A．由爱因斯坦光电效应方程可知 即图像斜率为普朗克常量，故A错误； B．颜色相同，强度不同的光照射同一金属，饱和光电流的强弱只与入射光的强度有关，与照射时间无关，故B错误； C．蓝光的频率比黄光大。当照射同一金属时，逸出功相同，由 可知，蓝光的遏止电压大，最大初动能大，故C错误； D．由 遏止电压与入射光频率的关系 即斜率为 所以，故D正确。 故选D。 1. （2025·云南昆明·模拟预测）2025年8月26日，江门中微子实验开始运行，其中使用到了光电倍增管，光电倍增管利用光电效应将光信号转化为电信号。若用紫光照射光电倍增管恰好产生电信号，则用下列光线照射时也能产生电信号的是（　　） A．紫外线 B．绿光 C．蓝光 D．红光 【答案】A 【详解】光电效应的产生条件是入射光的频率大于或等于金属的极限频率（本题中紫光恰好能产生光电信号，说明紫光频率等于该光电倍增管的极限频率）。因此，只有频率大于或等于紫光频率的光才能产生光电效应。不同色光的频率关系为：红光 < 绿光 < 蓝光 < 紫光 < 紫外线。 故选A。 2. （2025·全国·模拟预测）绿光照射某金属能发生光电效应，则（　　） A．蓝光照射一定能发生光电效应 B．红光照射一定能发生光电效应 C．逸出功等于光电子的最大初动能 D．只要不断增大入射光光强，红光一定能发生光电效应 【答案】A 【详解】根据光电效应原理，发生光电效应的条件是入射光频率大于金属的截止频率（），与光强无关。绿光照射能发生光电效应，说明绿光频率 A．蓝光频率高于绿光（），因此 ，一定能发生光电效应，故A正确。 B．红光频率低于绿光（），但可能小于 ，不一定能发生光电效应，故B错误； C．逸出功是金属的固有属性，而光电子最大初动能 ，二者不相等（除非特定频率下），故C错误； D．光电效应是否发生取决于频率，与光强无关；若红光频率低于截止频率，增大光强也无法发生光电效应，故D错误。 故选A。 3. （25-26高三上·河北秦皇岛·月考）如图所示，S是一功率为5W的点光源，向空间各个方向均匀发射波长约为600nm的光子，在距离光源处，与连线垂直的方向上，每平方厘米每秒通过的光子数约为（已知光在真空中的传播速度，普朗克常量，）（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】由可知发出光子的频率，每个光子的能量 则光源1s内释放的光子数 所以在距离光源处，与连线垂直的方向上单位面积（1平方米）上每秒通过的光子数 每平方厘米每秒通过的光子数约为 解得 故选B。 4. （25-26高二上·四川眉山·期中）如图所示，闭合开关，G表无示数，通过以下哪种操作，G表可能有示数（　　） A．将电池的极性反转 B．将变阻器的滑片向a移动 C．将变阻器的滑片向b移动 D．换用频率更高的光 【答案】D 【详解】根据题图可知，电子在极板间所受电场力向左，没有光电流，说明没有发生光电效应，将电池的极性反转、变阻器的滑片向a移动、变阻器的滑片向b移动均不能发生光电效应，所以无法使G表有示数，换用频率更高的光，可能会使极板发生光电效应，可能会有光电流，即G表可能有示数。 故选D。 5. （25-26高二上·河南商丘·期中）假设可见光的平均频率为5×1014Hz，一盏功率为10W的LED灯，每秒钟发出的光子数约为（已知）（　　） A．3.0×1019个 B．3.0×1020个 C．1.5×1020个 D．4.5×1021个 【答案】A 【详解】根据光子能量公式，其中普朗克常量 ，可见光平均频率 ，则每个光子的能量为 LED灯功率为 10W，即每秒发出的总能量为 10J。每秒发出的光子数为总能量与每个光子能量的比值个 故选A。 6. （2025·四川·一模）如图所示，将锌板与验电器相连，验电器指针闭合。用紫外线灯短暂照射锌板后移开，验电器张开一稳定张角。随后用红外线灯照射锌板，验电器指针张角保持不变。下列说法正确的是（　　） A．验电器带正电 B．延长红外线照射时间，验电器指针张角增大 C．增大红外线光照强度，验电器指针张角增大 D．用丝绸摩擦的玻璃棒靠近锌板，验电器指针张角减小 【答案】A 【详解】A．紫外线灯照射在锌板上，验电器张开，表明紫外线可使锌板产生光电效应，原本不带电的锌板因为发射光电子带上正电，故A正确； BC．换成红外线灯后，验电器指针张角不变，表明红外线不能使锌板产生光电效应，光电效应产生与否只与光的频率有关，因此无论是延长红外线照射时间还是增大红外线光照强度，都不能使锌板发射光电子，因此验电器指针张角保持不变，故BC错误； D．丝绸摩擦的玻璃棒带正电，将其靠近锌板，由于静电感应，将使验电器指针张角进一步增大，故D错误。 故选A。 7. （25-26高二下·全国·课后作业）物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，用X光对静止的电子进行照射，照射后电子获得速度的同时，X光光子的运动方向也会发生相应的改变。下列说法正确的是（　　） A．当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把部分动量转移给电子，因此光子散射后频率变大 B．康普顿效应表明光子除了具有能量之外还具有动量 C．X光散射后与散射前相比，速度变小 D．散射后的光子虽然改变原来的运动方向，但频率保持不变 【答案】B 【详解】A．光子与电子碰撞时，将部分动量转移给电子，根据动量公式 ，动量减少会导致光子频率降低，而非变大，故A错误； B．康普顿效应中光子与电子的碰撞涉及动量转移，直接表明光子具有动量，验证了光的粒子性，故B正确； C．光子的速度恒为光速 ，散射仅改变方向，速度不变，故C错误； D．散射后光子频率因动量减少而降低（波长变长），故D错误。 故选B。 8. （24-25高二下·全国·课后作业）用如图所示的光电管研究光电效应的实验中，用某种频率的单色光a照射光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转。而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，那么下列说法正确的是（　　） A．a光的频率一定大于b光的频率 B．增加b光的强度可能使电流计G的指针发生偏转 C．用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电流是由c到d D．只增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大 【答案】ACD 【详解】A．用某种频率的单色光a照射光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转，知a光频率大于金属的极限频率；用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，知b光的频率小于金属的极限频率，所以a光的频率一定大于b光的频率，故A正确； B．光的强度影响单位时间内发出光电子的数目，增加b光的强度，仍然不能发生光电效应，电流计指针不偏转，故B错误； C．电流的方向与负电荷定向移动的方向相反，用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电流是由c到d，故C正确； D．增加a光的强度，则单位时间内发出的光电子数目增多，通过电流计的电流增大，故D正确。 故选ACD。 9. （25-26高三上·广东广州·期中）先用波长为，频率为的单色可见光照射杨氏双缝干涉实验装置；再加上波长为，频率为的单色可见光照射同一杨氏双缝干涉实验装置。观察到波长为的光干涉条纹的1、2级亮纹之间原本是暗纹的位置出现了波长为的光的干涉条纹的1级亮纹，下列说法中正确的是（　　） A． B．光的光子动量大 C．以相同的入射角斜射入同一三棱镜，光的偏折角大 D．和两种光分别射入同一光电效应装置，均产生光电子，光产生光电子速率一定大 【答案】BC 【详解】A．由题可知，波长为的光的1、2级间暗纹与中央亮条纹间的距离 其中d为双缝间距，L为屏到双缝的水平距离，波长为的光的1级间亮纹与中央亮条纹间的距离 又因为 联立解得，故A错误； B．根据上述分析可得，结合可知，光的光子动量大，故B正确； C．由上述分析可知，a光的波长短，频率大，以相同的入射角斜射入同一三棱镜，光的偏折角大，故C正确； D．根据光电效应方程 可知，光子的频率越大，同等条件下，产生光电子的最大初动能越大，根据上述分析可知，a光的频率大，产生光电子的最大初速率大，但不是说所有的速率都比b光产生的光电子速率大，故D错误。 故选BC。 10. （2025·浙江·一模）物理学家康普顿在研究石墨对射线的散射时，发现在散射后检测到的射线中，除了与入射波长相同的成分外，还有波长为的部分。已知普朗克常量，真空中的光速，散射前电子处于静止状态，不考虑相对论效应，下列说法正确的是（　　） A． B．光子与电子碰撞后频率不变 C．若散射后的光子波长为，则碰撞后电子的动能为 D．碰撞后，电子的动量可能为 【答案】AD 【详解】AB．光子与电子碰撞后动量变小，由可知，波长变大，频率变小，故A正确，B错误； C．若散射后的光子波长为，则碰撞后电子的动能为，故C错误； D．碰撞后，电子的动量与碰后光子的动量相互垂直时，满足 即，故D正确。 故选AD。 11. （25-26高三上·天津和平·期中）明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载，“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象。如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光，下列说法正确的是（　　） A．在该三棱镜中a光传播速度大于b光 B．在该三棱镜中a光波长小于b光 C．a光能发生偏振现象，b光不能发生 D．若光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则a光的遏止电压低 【答案】AD 【详解】AB．由图可知，a光的偏折程度较小，折射率n较小，由 可知，在该三棱镜中，a光的传播速度较大，频率较低，波长较长，A正确，B错误； C．光波属于横波，均能发生偏振现象，故C错误； D．由 可知，若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应，由于a光频率较低，故a光的遏止电压较低，D正确。 故选AD。 12. （25-26高三上·天津·期中）如图所示，金属极板M受到紫外线照射会逸出光电子，最大速率为。正对M放置一金属网N，在M、N之间加恒定电压U。已知M、N间距为d（远小于板长），电子的质量为m，电荷量为e，则（　　） A．M、N间距离增大时电场力对电子做功也增大 B．逸出的电子到达N时的最大动能 C．若增加此紫外线照射的强度，单位时间逸出的光电子数增多 D．若增加此紫外线照射的强度，逸出的光电子最大初动能增大 【答案】BC 【详解】AB．根据动能定理，有 可知逸出的电子到达N时最大动能为，电场力对电子做功只与两板间的电压有关，与两板间距无关，故A错误，B正确； CD．若增加此紫外线照射的强度，单位时间发生光电效应的粒子数目增多，则逸出的光电子数增多，根据爱因斯坦光电效应方程可知，逸出的光电子最大初动能不变，故C正确，D错误。 故选BC。 13. （25-26高二下·全国·课后作业）如图甲所示是研究光电效应规律的光电管。用波长λ=0.50μm的绿光照射阴极K，实验测得流过G表的电流I与A、K之间的电势差UAK满足如图乙所示规律，取h=6.63×10-34J·s。结合图像，求（以下所求结果均保留2位有效数字）： (1)每秒钟阴极发射的光电子数； (2)光电子飞出阴极K时的最大动能为多少焦耳； (3)该阴极材料的极限频率。 【答案】(1)4.0×1012个 (2)9.6×10-20J (3)4.6×1014Hz 【详解】（1）每秒发射的光电子个数 （2）光电子飞出阴极K时的最大动能 （3）由光电效应方程可得 代入数据可得该阴极材料的极限频率 学科网（北京）股份有限公司 $