1．量子概念的诞生
2．光电效应与光的量子说
[学习目标] 1.了解热辐射及热辐射的特性，了解黑体与黑体辐射，了解黑体辐射的实验规律及黑体辐射电磁波强度随波长的分布曲线．(重点)2.了解普朗克提出的能量子的概念，了解量子论诞生的历史意义.3.知道光电效应中截止频率的概念及其与光的电磁理论的矛盾．(重点)4.知道光子说及其对光电效应的解释．(重点)5.掌握爱因斯坦光电效应方程并会用它来解决简单问题．(难点)
一、量子概念的诞生
1．热辐射
我们周围的一切物体都在以电磁波的形式向外辐射能量，而且辐射强度随波长如何分布都与物体的温度相关，所以物理上把这种辐射称为热辐射，物体热辐射中随温度的升高，辐射的较短波长的电磁波的成分越来越强．
2．黑体与黑体辐射
(1)黑体：如果某物体能够全部吸收外来电磁波而不发生反射，这种物体就称为绝对黑体，简称黑体．
(2)黑体辐射的实验规律
①一般材料的物体，辐射电磁波的情况，除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关．
②黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的有关．随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．
(3)维恩和瑞利的理论解释
①建立理论的基础：依据经典理论的知识寻求黑体辐射的理论解释．
②维恩公式：在短波区与实验非常接近，在长波区则与实验偏离很大．
③瑞利公式：在长波区与实验基本一致，但在短波区与实验严重不符，由理论得出的荒谬结果被称为“紫外灾难”．
3．普朗克提出的能量子的概念
(1)普朗克的假设
振动的带电谐振子具有的能量是不连续的，只能取一些分立的值，即En＝nhν(n＝1,2,3，…)，即能量E只能取hν的整数倍，最小的一份能量ε＝hν称为能量子，式中ν是谐振动的频率，h是一个常数，称为普朗克常量．h＝6.626 068 76(52)×10－34 J·s.
(2)普朗克理论的意义
①利用能量子的假设，普朗克推导出了与实验相符的公式(即普朗克公式)成功的解决了黑体辐射问题．
②普朗克在1900年把能量子列入物理学，正确地破除了“能量连续变化”的传统观念，成为新物理学思想的基石之一．
二、光电效应与光的量子说
1．光电效应定义
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)对于给定的光电阴极材料，都存在一个发生光电效应所需的入射光的最小频率ν0，叫做光电效应的截止频率，亦称为极限频率．只有超过截止频率的光，才能引起光电效应．不同金属材料的截止频率不同．
(2)当入射光的频率高于截止频率、光电流出现时，光电流的大小由光强决定，光强越大，光电流越大．
(3)从阴极发出的光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系．
(4)只要光的频率大于截止频率，即使用极弱的入射光，光电子总能立刻(约10－9 s)发射出来．
4．光子说
光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且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，这些能量子称为光子．
5．光电效应方程
(1)对光电效应的说明
在光电效应中，金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hν，其中一部分用来克服金属的逸出功W，另一部分为光电子的初动能Ek.
(2)光电效应方程
Ek＝hν－W.
1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)能吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体叫黑体． (√)
(2)温度越高，黑体辐射电磁波的强度越大． (√)
(3)能量子的能量不是任意的，其大小与电磁波的频率成正比． (√)
(4)任何频率的光照射到金属表面都可以发生光电效应． (×)
(5)金属表面是否发生光电效应与入射光的强弱有关． (×)
(6)不同的金属逸出功不同，因此金属对应的截止频率也不同． (√)
(7)入射光若能使某金属发生光电效应，则入射光的强度越大，照射出的光电子越多． (√)
2．(多选)下列叙述正确的是( )
A．一切物体都在辐射电磁波
B．一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关
C．一般物体辐射电磁波的情况只与材料有关
D．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关
AD [根据热辐射定义知A对；根据热辐射和黑体辐射的特点知一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料种类和表面状况有关，而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关，B、C错、D对．]
3．如图所示，用弧光灯照射锌板，验电器指针张开一个角度，则下列说法中正确的是( )
A．用紫外线照射锌板，验电器指针会发生偏转
B．用红光照射锌板，验电器指针会发生偏转
C．锌板带的是负电荷
D．验电器指针带的是负电荷
A [将擦得很亮的锌板与验电器连接，用弧光灯照射锌板(弧光灯发出紫外线)，验电器指针张开一个角度，说明锌板带了电，进一步研究表明锌板和验电器指针带正电．这说明在紫外线的照射下，锌板中有一部分自由电子从表面飞出，锌板带正电，选项A正确．红光不能使锌板发生光电效应．]
对黑体和黑体辐射的理解
1．对黑体的理解
绝对的黑体实际上是不存在的，但可以用某装置近似地代替．如图所示，如果在一个空腔壁上开一个小孔，那么射入小孔的电磁波在空腔内表面会发生多次反射和吸收，最终不能从空腔射出，这个小孔就成了一个绝对黑体．
2．一般物体与黑体的比较
热辐射特点
吸收、反射特点
一般
物体
辐射电磁波的情况与温度有关，与材料的种类及表面状况有关
既吸收又反射，其能力与材料的种类及入射波长等因素有关
黑体
辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关
完全吸收各种入射电磁波，不反射
3.黑体辐射的实验规律
(1)温度一定时，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值．
(2)随着温度的升高
①各种波长的辐射强度都有增加；
②辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．如图所示．
4．普朗克的量子化假设的意义
(1)普朗克的能量子假设，使人类对微观世界的本质有了全新的认识，对现代物理学的发展产生了革命性的影响，成为物理学发展史上一个重大转折点．
(2)普朗克常量h是自然界最基本的常量之一，它体现了微观世界的基本特征．
【例1】 (多选)黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知( )
A．随温度升高，各种波长的辐射强度都增加
B．随温度降低，各种波长的辐射强度都增加
C．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
D．随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
ACD [由图可知，随温度升高，各种波长的辐射强度都增加，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，当温度降低时，上述变化都将反过来，故A、C、D正确，B错误．]
1．(多选)下列关于黑体辐射的实验规律叙述正确的是( )
A．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有所增加
B．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
C．黑体热辐射的强度与波长无关
D．黑体辐射无任何规律
AB [黑体辐射的规律为随着温度的升高各种波长的辐射强度都增加，同时辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．故A、B对．]
正确理解光电效应的相关知识
1．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，光照射金属是因，产生光电子是果．
2．光电子的动能与光电子的最大初动能：光照射到金属表面时，光子的能量全部被电子吸收，电子吸收了光子的能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功，才具有最大初动能．光电子的初动能小于或等于光电子的最大初动能．
3．光子的能量与入射光的强度：光子的能量即每个光子的能量，其值为ε＝hν(ν为光子的频率)，其大小由光的频率决定．入射光的强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量，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．即光强等于nhν.
4．光电流和饱和光电流：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．
5．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．
【例2】 (多选)一束绿光照射某金属发生了光电效应，则下列说法正确的是( )
A．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子数增加
B．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子最大初动能增加
C．若改用紫光照射，则可能不会发生光电效应
D．若改用紫光照射，则逸出的光电子的最大初动能增加
AD [光电效应的规律表明：入射光的频率决定着是否发生光电效应以及发生光电效应时产生的光电子的最大初动能的大小，当入射光频率增加后，产生的光电子最大初动能也增加，而照射光的强度增加，会使单位时间内逸出的光电子数增加，又知紫光频率高于绿光，故选项正确的有A、D.]
入射光的频率决定着是否发生光电效应以及发生光电效应时产生的光电子的最大初动能的大小，能否发生光电效应与入射光的强弱无关．
2．(多选)利用光电管研究光电效应实验如图所示，用频率为ν的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则( )
A．用紫外线照射，电流表不一定有电流通过
B．用红外线照射，电流表一定无电流通过
C．用频率为ν的可见光照射阴极K，当滑动变阻器的滑片移到最右端时，电流表一定无电流通过
D．用频率为ν的可见光照射阴极K，当滑动变阻器的滑片向左端移动时，电流表示数可能不变
D [因紫外线的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照射，电流表一定有电流通过，选项A错误；因不知阴极K的极限频率，所以用红外线照射，可能发生光电效应，电流表可能有电流通过，选项B错误；由于发生了光电效应，即使A、K间的电压UAK＝0，电流表中也有电流通过，所以选项C错误；当滑动变阻器的滑片向左端移动时，阳极吸收光电子的能力增强，光电流会增大，当所有光电子都到达阳极时，电流达到最大，即饱和电流，若在移动前，电流已经达到饱和电流，那么再增大UAK，光电流也不会增大，所以选项D正确．]
爱因斯坦光电效应方程的理解及应用
1．光电效应方程Ek＝hν－W0的四点理解
(1)式中的Ek是光电子的最大初动能，就某个光电子而言，其离开金属时剩余动能大小可以是0～Ek范围内的任何数值．
(2)光电效应方程实质上是能量守恒方程．
①能量为ε＝hν的光子被电子吸收，电子把这些能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引，另一部分就是电子离开金属表面时的动能．
②如果克服吸引力做功最少为W0，则电子离开金属表面时动能最大为Ek，根据能量守恒定律可知：Ek＝hν－W0.
(3)光电效应方程包含了产生光电效应的条件．
若发生光电效应，则光电子的最大初动能必须大于零，即Ek＝hν－W0＞0，亦即hν＞W0，ν＞＝νc，而νc＝恰好是光电效应的截止频率．
(4)Ek-ν曲线．如图所示是光电子最大初动能Ek随入射光频率ν的变化曲线．这里，横轴上的截距是截止频率或极限频率；纵轴上的截距是逸出功的负值；斜率为普朗克常量．
2．光电效应的研究思路
(1)两条线索：
(2)两条对应关系：
→→→
→→
(3)三点提醒：
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．
【例3】 如图所示，一光电管的阴极用极限波长λ0＝500 nm的钠制成，用波长λ＝300 nm的紫外线照射阴极，光电管阳极A和阴极K之间的电势差U＝2.1 V，饱和光电流的值I＝0.56 μA.
(1)求每秒内由K极发射的光电子数；
(2)求光电子到达A极时的最大动能；
(3)如果电势差U不变，而照射光的强度增加到原值的三
倍，此时光电子到达A极时最大动能是多大？(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s)
[思路点拨] (1)光电管阴极的逸出功W与极限波长λ0的关系为W＝.
(2)每秒内由K极发射的电子全部参与导电时对应饱和光电流．
(3)光电子的最大初动能大小与入射光的强度大小无关．
[解析] (1)每秒内由K极发射的光电子数
n＝＝个＝3.5×1012个．
(2)由光电效应方程可知
Ek0＝hν－W0＝h－h＝hc
在A、K间加电压U时，光电子到达阳极时的动能
Ek＝Ek0＋eU＝hc＋eU
代入数值，得Ek＝6.012×10－19 J.
(3)根据光电效应规律，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，如果电势差U不变，则光电子到达A极的最大动能不变，Ek＝6.012×10－19 J.
[答案] (1)3.5×1012个 (2)6.012×10－19 J
(3)6.012×10－19 J
3．用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子最大初动能Ek随入射光频率ν的变化而变化的Ek-ν图像，如图所示．已知钨的逸出功是3.28 eV，锌的逸出功是3.34 eV，若将两者的图像分别用实线与虚线画在同一个Ek-ν图上，则下图中正确的是( )
A B C D
A [根据光电效应方程Ek＝hν－W可知，Ek-ν图像的斜率为普朗克常量h，因此题图中两线应平行，故C、D错；图线与横轴的交点表示恰能发生光电效应(光电子动能为零)时的入射光频率，即截止频率，由光电效应方程可知，逸出功越大的金属对应的入射光的频率越高，所以能使金属锌发生光电效应的截止频率较高，所以A对，B错．]
课 堂 小 结
知 识 网 络
1．热辐射黑体和黑体辐射的概念．
2．黑体辐射的实验规律．
3．能量量子假说．
4．光电效应现象及实验规律．
5．光电效应方程的应用.
1．(多选)对黑体的认识，下列说法正确的是( )
A．黑体只吸收电磁波，不辐射电磁波
B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料的种类及其表面状况无关
C．如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个空腔就成了一个黑体
D．黑体是一种理想化模型，实际物体没有绝对黑体
BD [黑体不仅吸收电磁波，而且也向外辐射电磁波，A错误；黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，与材料的种类及其表面状况无关，B正确；小孔只吸收电磁波，不反射电磁波，因此小孔成了一个黑体，而空腔不是黑体，C错误；任何物体都会反射电磁波，只吸收不反射电磁波的物体实际是不存在的，故黑体是一种理想化的模型，D正确．]
2．某激光器能发射波长为λ的激光，发射功率为P，c表示光速，h为普朗克常量，则激光器每秒发射的光量子数为( )
A． B． C． D．λPhc
A [每个光量子的能量ε＝hν＝，每秒钟发射的总能量为P，则n＝＝.]
3．入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减小，而频率保持不变，那么( )
A．从光照到金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加
B．逸出的光电子的最大初动能将减小
C．单位时间内从金属表面逸出的光电子数将减少
D．有可能不发生光电效应
C [发生光电效应几乎是瞬间的，所以A错误；入射光的频率不变，则逸出的光电子的最大初动能也就不变，B错误；入射光强度减弱，说明单位时间内入射光子数减少，则单位时间内从金属表面逸出的光电子数也减少，C正确；入射光照射到某金属上发生光电效应，说明入射光频率大于这种金属的极限频率，即使入射光的强度减小，也一定能发生光电效应，D错误．]
4．小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意如图甲所示．已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s.
(1)图甲中电极A为光电管的________(选填“阴极”或“阳极”)；
(2)实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率νc＝____________Hz，逸出功W0＝____________J；
(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek＝______________J.
[解析] (1)在光电效应中，电子向A极运动，故电极A为光电管的阳极．
(2)由题图可知，铷的截止频率νc为5.15×1014 Hz，逸出功W0＝hνc＝6.63×10－34×5.15×1014 J≈3.41×10－19 J.
(3)当入射光的频率为ν＝7.00×1014Hz时，由Ek＝hν－hνc得，光电子的最大初动能为Ek＝6.63×10－34×(7.00－5.15)×1014 J≈1.23×10－19 J.
[答案] (1)阳极 (2)5.15×1014[(5.12～5.18)×1014均视为正确] 3.41×10－19[(3.39～3.43)×10－19均视为正确] (3)1.23×10－19[(1.21～1.25)×10－19均视为正确]
课件64张PPT。第四章 波粒二象性1．量子概念的诞生
2．光电效应与光的量子说电磁波 温度 较短波长 全部 绝对黑体 黑体 温度 温度 增加 波长较短 短波区 长波区 长波区 短波区 能量子 能量子 能量连续变化 电子 电子 截止频率 截止频率 光强 越大 最大初动能 立刻 发射 吸收 光本身 能量子 一个光子
√√√
××√√对黑体和黑体辐射的理解正确理解光电效应的相关知识 爱因斯坦光电效应方程的理解及应用 点击右图进入…Thank you for watching !课时分层作业(十三) 量子概念的诞生 光电效应与光的量子说
(时间：40分钟 分值：100分)
[基础达标练]
一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)
1．(多选)以下关于辐射强度与波长关系的说法中正确的是( )
A．物体在某一温度下只能辐射某一固定波长的电磁波
B．当铁块呈现黑色时，说明它的温度不太高
C．当铁块的温度较高时会呈现赤红色，说明此时辐射的电磁波中该颜色的光强度最强
D．早、晚时分太阳呈现红色，而中午时分呈现白色，说明中午时分太阳温度最高
BC [由辐射强度随波长变化关系图知，随着温度的升高，各种波长的波的辐射强度都增加，而热辐射不是仅辐射一种波长的电磁波，选项B、C正确．]
2．(多选)在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是( )
A．增大入射光的强度，光电流增大
B．减小入射光的强度，光电效应现象消失
C．改用频率小于ν的光照射，仍可能发生光电效应
D．改用频率为2ν的光照射，光电子的最大初动能变为原来的2倍
AC [增大入射光的强度，单位时间内照射到单位面积上的光子数增加，光电流增大，A项正确．减小入射光的强度，只是光电流减小，光电效应现象是否消失与光的频率有关，而与光的强度无关，B项错误．改用频率小于ν的光照射，但只要光的频率大于极限频率ν0仍然可以发生光电效应，C项正确．由爱因斯坦光电效应方程hν－W逸＝mv2得：光频率ν增大，而W逸不变，故光电子的最大初动能变大，但ν与mv2不成正比，故D错误．]
3．产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能Ek，下列说法正确的是( )
A．对于同种金属，Ek与照射光的强度无关
B．对于同种金属，Ek与照射光的波长成反比
C．对于同种金属，Ek与照射光的时间成正比
D．对于同种金属，Ek与照射光的频率成正比
A [Ek＝hν－W＝h－W，同种金属逸出功相同，最大初动能与照射光强度无关，与照射光的波长有关但不是反比例函数关系，最大初动能与入射光的频率成线性关系，但不是正比关系．]
4.(多选)如图所示是某金属在光的照射下，光电子最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像，由图像可知( )
A．该金属的逸出功等于E
B．该金属的逸出功等于hν0
C．入射光的频率为ν0时，产生的光电子的最大初动能为E
D．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为E
ABD [题中图像反映了光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系，根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0知，当入射光的频率恰为金属的截止频率ν0时，光电子的最大初动能Ek＝0，此时有hν0＝W0，即该金属的逸出功等于hν0，根据图线的物理意义，有W0＝E，故选项A、B、D正确，选项C错误．]
5．(多选)在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb.h为普朗克常量．下列说法正确的是( )
A．若νa>νb，则一定有UaB．若νa>νb，则一定有Eka>Ekb
C．若UaD．若νa>νb，则一定有hνa－Eka>hνb－Ekb
BC [设该金属的逸出功为W，根据爱因斯坦光电效应方程有Ek＝hν－W，同种金属的W不变，则逸出光电子的最大初动能随ν的增大而增大，B项正确；又Ek＝eU，则最大初动能与遏止电压成正比，C项正确；根据上述有eU＝hν－W，遏止电压U随ν增大而增大，A项错误；又有hν－Ek＝W，W相同，则D项错误．]
6．(多选)如图所示，电路中所有元件完好，光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过．其原因可能是( )
A．入射光太弱 B．入射光波长太长
C．光照时间太短 D．电源正、负极接反
BD [金属存在截止频率，超过截止频率的光照射金属才会有光电子射出．发射的光电子的动能随频率的增大而增大，动能小时不能克服反向电压，也不能有光电流．入射光的频率低于截止频率，不能产生光电效应，与光照强弱无关，选项B正确，A错误；电路中电源正负极接反，对光电管加了反向电压，若该电压超过了遏止电压，也没有光电流产生，D正确；光电效应的产生与光照时间无关，C错误．]
二、非选择题(14分)
7．紫光在真空中的波长为4.5×10－7 m，问：
(1)紫光光子的能量是多少？
(2)用它照射极限频率为ν0＝4.62×1014 Hz的金属钾时能否产生光电效应？
(3)若能产生，则光电子的最大初动能为多少？
(h＝6.63×10－34 J·s)
[解析] (1)紫光光子的能量
E＝hν＝h＝4.42×10－19 J.
(2)紫光频率
ν＝＝6.67×1014 Hz
因为ν>ν0，所以能产生光电效应．
(3)光电子的最大初动能为
Ekm＝hν－W＝h(ν－ν0)＝1.36×10－19 J.
[答案] (1)4.42×10－19 J (2)能 (3)1.36×10－19 J
[能力提升练]
一、选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)
1．(多选)紫外光电管是利用光电效应原理对油库等重要场所进行火灾报警的装置，其工作电路如图所示，其中A为阳极，K为阴极，只有当明火中的紫外线照射到K极时，c、d端才会有信号输出．已知地球表面太阳光中紫外线的波长主要在315～400 nm之间，而明火中的紫外线的波长主要在200～280 nm之间．在光电效应中，某种金属的极限频率所对应的波长叫金属的极限波长．下列说法正确的是( )
A．要实现有效报警，阴极所用材料的极限波长应大于280 nm
B．明火照射到K极的时间要足够长，c、d端才有信号输出
C．仅有太阳光照射光电管时，c、d端输出的信号为零
D．火灾报警时，照射光电管的紫外线波长越大，逸出的光电子的最大初动能越大
AC [只有入射光的频率大于金属的极限频率，即入射光的波长应小于金属的极限波长，才能发生光电效应．要实现有效报警，光电管阴极的极限波长应大于明火中的紫外线的波长，并小于太阳光中的紫外线的波长，A正确；c、d端有信号输出，与明火照射到K极的时间无关，与紫外线的频率有关，B错误；仅有太阳光照射光电管时，入射光的频率小于金属的截止频率，不会发生光电效应，c、d端输出的信号为零，C正确；火灾报警时，根据光电效应方程Ek＝hν－W0知，照射光电管的紫外线的波长越短，其频率越大，逸出的光电子的最大初动能越大，D错误．]
2．在光电效应实验中，小明同学用同一实验装置，如图(a)所示，在甲、乙、丙三种光的照射下得到了三条电流表与电压表读数之间的关系曲线，如图(b)所示．则正确的是( )
A．乙光的频率大于甲光的频率
B．甲光的波长小于丙光的波长
C．丙光的光子能量小于甲光的光子能量
D．乙光对应的光电子最大初动能小于丙光的光电子最大初动能
A [由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0及遏止电压的含义可知，hν－W0＝eUc，结合题意与图像可以判断，W0相同，U1>U2，则三种色光的频率为ν乙＝ν丙>ν甲，故丙光子能量大于甲光子能量，C错误，同时判断乙光对应光电子的最大初动能等于丙光对应光电子的最大初动能，A正确，D错误，由ν＝知，λ乙＝λ丙＜λ甲，B错误．]
3．(多选)以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出．强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实．
光电效应实验装置示意如图所示．用频率为ν的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应．换用同样频率ν的强激光照射阴极K，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在K、A之间就形成了使光电子减速的电场．逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是(其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电荷量)( )
A．U＝－ B．U＝－
C．U＝2hν－W D．U＝－
BD [由题意知，一个电子吸收一个光子不能发生光电效应，换用同样频率为ν的强激光照射，则发生光电效应，即吸收的光子能量为nhν，n＝2,3,4，….则由光电效应方程可知：nhν＝W＋mv2(n＝2,3,4，…) ①
在减速电场中由动能定理得－eU＝0－mv2 ②
联立①②得：U＝－(n＝2,3,4，…)，选项B、D正确．]
4．(多选)美国物理学家密立根利用图所示的电路研究金属的遏止电压Uc与入射光频率ν的关系，描绘出图中的图像，由此算出普朗克常量h.电子电荷量用e表示，下列说法正确的是( )
A．入射光的频率增大，为了测遏止电压，则滑动变阻器的滑片P应向M端移动
B．由图像可知，这种金属的截止频率为νB
C．增大入射光的强度，光电子的最大初动能也增大
D．由图像可得普朗克常量表达式为h＝
BD [入射光的频率增大，光电子的最大初动能增大，则遏止电压增大，测遏止电压时，应使滑动变阻器的滑片P向N端移动，故A错误；根据光电效应方程Ekm＝hν－W0知，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，故C错误；根据Ekm＝hν－W0＝eUc，解得Uc＝－，图线的斜率k＝＝，则h＝，当遏止电压为零时，ν＝νB.故B、D正确．]
二、非选择题(本大题共2小题，共26分)
5．(12分)经测量，人体表面辐射本领的最大值落在波长为940 μm处．根据电磁辐射的理论得出，物体最强辐射的波长与物体的绝对温度的关系近似为Tλm＝2.90×10－1 m·K，由此估算人体表面的温度和辐射的能量子的值各是多少？(h＝6.63×10－34 J·s)
[解析] 人体表面的温度为T＝＝ K≈309 K≈36 ℃.人体辐射的能量子的值为ε＝h＝6.63×10－34× J＝2.12×10－22 J.
[答案] 36 ℃ 2.12×10－22 J
6．(14分)光电管是应用光电效应实现光信号与电信号之间相互转换的装置，其广泛应用于光功率测量、光信号记录、电影、电视和自动控制等诸多方面．如图所示，C为光电管，B极由金属钠制成(钠的极限波长为5.0×10－7 m)．现用波长为4.8×10－7 m的某单色光照射B极．
(1)电阻R上电流的方向是向左还是向右？
(2)求出从B极发出的光电子的最大初动能．
(3)若给予光电管足够大的正向电压时，电路中光电流为10 μA，则每秒射到光电管B极的光子数至少为多少个？
[解析] (1)B极板上逸出光电子，相当于电源的正极，A为负极，故流过R的电流向左．
(2)Ekm＝h－h
＝6.63×10－34×3×108×－ J
＝1.66×10－20 J.
(3)每秒电路中流过的电子电荷量
q＝It＝10×10－6×1 C＝1×10－5 C
n＝＝个＝6.25×1013个．
[答案] (1)向左 (2)1.66×10－20 J
(3)6.25×1013个
