Question

10．用频率为v₀的光照射某种金属发生光电效应，测出光电流i随电压U的变化图象如图所示，该金属的极限频率v等于$\frac{h{v}_{0}-e{U}_{C}}{h}$，若照射到金属上的光子有a%被金属吸收，则这束光照射在金属表面上的功率P=$\frac{{I}_{0}h{v}_{0}}{ea%}$．（已知普朗克常量为h，电子的带电荷量为e）．

Answer 1

分析 吸收光子的能量一部分克服逸出功，剩下的转化为电子的动能，根据最大初动能公式和动能定理求出电子的最大初动能，当光电子的动能恰好能克服电场力做功时的电压即为遏止电压，从而求出极限频率．
根据q=It求出单位时间内产生的光电子的个数，由比例关系求出照射到金属上的光子的个数，然后结合光子的能量公式E=hv即可求出．

解答 解：由动能定理，及U_c为遏止电压；可知，电子的最大初动能E_Km=eU_c
根据光电效应方程，E_Km=hv-hv₀；
所以该金属的极限频率v=$\frac{h{v}_{0}-e{U}_{C}}{h}$
由于饱和光电流为I₀，可知单位时间内产生的光电子的个数：n=$\frac{{I}_{0}}{e}$
照射到金属上的光子有a%被金属吸收，则照射到金属上的光子的个数：N=$\frac{n}{a%}$=$\frac{{I}_{0}}{ea%}$
所以这束光照射在金属表面上的功率P=N•hv₀=$\frac{{I}_{0}h{v}_{0}}{ea%}$
故答案为：$\frac{h{v}_{0}-e{U}_{C}}{h}$，$\frac{{I}_{0}h{v}_{0}}{ea%}$

点评 本题考查了产生光电效应的原理和电子的最大初动能公式，注意极限频率与遏止电压的关系．