Question

如图所示是做光电效应实验的装置简图．在抽成真空的玻璃管内，K为阴极（用金属铯制成，发生光电效应的逸出功为1.9eV），A为阳极．在a、b间不接任何电源，用频率为ν（高于铯的极限频率）的单色光照射阴极K，会发现电流表指针有偏转．这时，若在a、b间接入直流电源，a接正极，b接负极，并使a、b间电压从零开始逐渐增大，发现当电压表的示数增大到2.1V时，电流表的示数刚好减小到零．求：（已知普朗克常量h=6.63×10^-34J?s） 
（1）a、b间未接直流电源时，通过电流表的电流方向．
（2）从阴极K发出的光电子的最大初动能E_K是多少焦？
（3）入射单色光的频率是多少？（最终结果保留3位有效数字）

Answer 1

分析：（1）单色光照射阴极K，K发射出光电子，光电子由K向A定向移动，光电流由A向K．电子带负电，电流方向与电子定向移动方向相反．
（2）如图，光电管所加反向电压，当电压表的示数增大到2.1V时，电流表的示数刚好减小到零，说明电子做减速运动，恰好到达A极时，速度为零，根据动能定理求解光电子的最大初动能E_K．
（3）由光电效应方程求解入射单色光的频率．

解答：解：（1）单色光照射阴极K，K发射出光电子，光电子由K向A定向移动，光电流由A向K．所以通过电流表的电流从下向上．
    （2）根据动能定理得：光电子的最大初动能E_K=eU_c=2.1eV=3.36×10^-19J．
    （3）由光电效应方程：E_K=hν-W₀，得ν=9.65×10¹⁴Hz
答：（1）a、b间未接直流电源时，通过电流表的电流方向是从下向上．
       （2）从阴极K发出的光电子的最大初动能E_K是3.36×10^-19J．
       （3）入射单色光的频率是9.65×10¹⁴Hz．

点评：本题考查光电效应规律的应用能力，涉及两个过程：一个产生光电效应的过程；一个是电子在电场中减速运动的过程．