光电效应实验规律：金属极限频率、光电子初动能与入射光频率

【知识梳理】

1.光电效应的实验规律

（1）任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率才能发生光电效应，低于这个极限频率则不能发生光电效应.

（2）光电子的最大初动能与入射光的强度无关，其随入射光频率的增大而增大.

（3）大于极限频率的光照射金属时，光电流强度（反映单位时间内发射出的光电子数的多少）与入射光强度成正比.

2.光子说

爱因斯坦提出：空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比，即ε=hν，其中h=6.63×10-34J·s.

3.光电效应方程

（1）表达式：hν=Ek+W0或Ek=hν-W0.

4.与光电效应有关的五组概念对比

（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.光子是光电效应的因，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，电子吸收光子的全部能量，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的情况，才具有最大初动能.

（3）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.

（4）入射光强度与光子能量：入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量.

（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.

5.四类图像

【例题与变式】

例题1.（多选）如图所示为用光照射锌板产生光电效应的装置示意图.光电子的最大初动能用Ek表示、入射光的强度用C表示、入射光的波长用λ表示、入射光的照射时间用t表示、入射光的频率用ν表示，则下列说法正确的是（　）.

A.Ek与C无关(www.xing528.com)

B.Ek与λ成反比

C.Ek与t成正比

D.Ek与ν成线性关系

变式1.（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，光电效应现象不会消失

C.改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应

D.改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大

例题2.用如图甲所示的电路研究光电效应中光电流大小与照射光的强弱、频率等物理量的关系.图中A、K两极间的电压大小可调，电源的正负极也可以对调.分别用a、b、c三束单色光照射，调节A、K间的电压U，得到光电流I与电压U的关系如图乙所示.由图可知（　）.

A.单色光a和c的频率相同，但a更强些

B.单色光a和c的频率相同，但a更弱些

C.单色光b的频率小于a的频率

D.改变电源的极性不可能有光电流产生

变式2.（多选）如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线（直线与横轴的交点坐标为4.27，与纵轴交点坐标为0.5）.由图可知（　）.

A.该金属的截止频率为4.27×1014Hz

B.该金属的截止频率为5.5×1014Hz

C.该图线的斜率表示普朗克常量

D.该金属的逸出功为0.5eV