Question

某金属在一束黄光照射下，恰好能有电子逸出（即用频率小于这种黄光的光线照射就不可能有电子逸出）.在下述情况下，逸出电子的多少和电子的最大初动能会发生什么变化？

（1）增大光强而不改变光的频率.

(2)用一束强度更大的红光代替黄光.

(3)用强度相同的紫光代替黄光.

Answer 1

答案：
解析：

【解析】“正好有电子逸出”，说明此种黄光的频率恰为该种金属的极限频率. (1)增大光强而不改变光的频率，意味着单位时间内入射光子数增多而每个光子能量不变，根据爱因斯坦光电效应方程，逸出的光电子最大初动能不变，但光电子数目增大. (2)用一束强度更大的红光代替黄光，红光光子的频率小于该金属的极限频率，所以无光电子逸出. (3)用强度相同的紫光代替黄光，因为一个紫光光子的能量大于一个黄光光子的能量，而强度相同，因而单位时间内射向金属的紫光光子数将比原来少.因此，逸出的电子数将减少，但据爱因斯坦光电效应方程，光电子的最大初动能将增大.

提示：

【说明】本例题中特别要注意“光强”的概念，所谓“光强”，是指单位时间内入射到金属表面单位面积上的光子的总能量.若单位时间射到金属表面上单位面积的光子数为n，每个光子的能量为hν,则光强为n·hν.本例（2）中用强度相同的紫光代替黄光，即n紫hν紫=n黄hν黄，因为ν紫＞ν黄，所以，n紫＜n黄，故逸出的电子数减少.注意，这一步容易错误地理解光强仅与光子数有关，而得出“逸出的电子数不变”的错误结论. 爱因斯坦光电效应方程给出光电子最大初动能、入射光子的能量和逸出功之间定量关系，即mvm2=hν-W.光电效应方程可由能量守恒定律推出，这也容易理解；引入光电效应方程能帮助同学深入理解光电效应的规律，应用它讨论有关光电效应规律的问题更简捷、准确，因此光电效应方程虽然是选学内容，最好使同学掌握. 【设计意图】通过本例说明应用光电效应规律及爱因斯坦光电效应方程分析光电效应现象的方法.