光电效应模型
一、识别题眼
光照金属、逸出功、极限频率、遏止电压、饱和光电流、 图、 图,进入光电效应模型。
第一动作:分清光强和频率。强度管电流,频率管能量。
二、核心方程
光电效应方程:
遏止电压测最大初动能:
极限频率:
三、图像判读
| 图像 | 看哪里 | 物理意义 |
|---|---|---|
| 图高度 | 饱和光电流 | 光强大小 |
| 图横截距 | 遏止电压 | 最大初动能、频率 |
| 图斜率 | 直线斜率 | 普朗克常量 |
| 横截距 | 极限频率 | 金属逸出功 |
口诀:高强光,左大频。
四、典型例题(带答案)
题目:同一种金属,入射光频率不变,只增大光强。饱和光电流和最大初动能如何变化?
答案:光强增大,单位时间入射光子数增多,饱和光电流增大;频率不变, 不变,所以最大初动能不变。
五、常见设问
1. 是否发生光电效应
判断条件:
若频率低于极限频率,光强再大也不能发生光电效应。
2. 遏止电压
遏止电压本质是用电场力做负功把最大初动能降为零:
频率越高,最大初动能越大,遏止电压越大。
3. 饱和光电流
饱和光电流反映单位时间逸出的光电子数。光强增大,若频率满足条件,饱和光电流增大。
六、典型例题补充(带答案)
例 1:极限频率
题目:金属逸出功为 ,求极限频率。
答案:
例 2:遏止电压变化
题目:同一金属,入射光频率增大,遏止电压如何变化?
答案:由
知频率增大, 增大。
例 3:换金属
题目:入射光频率相同,换用逸出功更大的金属,最大初动能如何变化?
答案:
逸出功更大,最大初动能减小;若 ,则不能发生光电效应。
七、教师讲法
光电效应模型最适合用一句话压住全章:
频率决定单个光子的能量,光强决定单位时间光子数。
只要这句话清楚,饱和光电流、最大初动能、遏止电压的变化都能顺下来。
八、训练小题组(带答案)
1. 光强变化
题目:同一金属、同一频率的入射光,光强增大。最大初动能和饱和光电流怎样变化?
答案:最大初动能不变,因为
频率未变。饱和光电流增大,因为单位时间逸出的光电子数增多。
2. 频率变化
题目:同一金属,入射光频率从 增大到 ,遏止电压变化量是多少?
答案:
所以
3. 极限频率判断
题目:入射光频率低于金属极限频率,增大光强能否产生光电效应?
答案:不能。光电效应能否发生取决于单个光子能量是否足够,即 ,光强不能弥补频率不足。
九、易错点
- 用光强判断最大初动能。
- 忘记没有达到极限频率时,再强的光也不能发生光电效应。
- 把遏止电压和加速电压混同。
- 图斜率误认为逸出功。