Question

16．小宇同学参加学校科技嘉年华，设计了一个光电烟雾探测器．如图，S为光源，有一束光束，当有烟雾进入探测器时，来自S的光会被烟雾散射进入光电管 C，当光射到光电管中的钠表面（钠的极限频率为6.00×l0¹⁴Hz），会产生光电子，当光电流大于10^-8 A时，便会触发报警系统报警．下列说法正确的是（　　）

• A． 要使该探测器正常工作，光源S发出的光波波长不能小于0.5μm
• B． 光源S发出的光波能使光电管发生光电效应，那么光源越强，光电烟雾探测器灵敏度越高
• C． 光束遇到烟雾发生散射是一种折射现象
• D． 若$\frac{n}{5%}$5%射向光电管C的光子会发生光电子，当报警器报警时，每秒射向C钠表面的光子最少数目是1.25×10¹² 个

Answer 1

分析 根据光电效应方程，知光电子的最大初动能与入射光的频率有关，入射光的频率越大，光电子的最大初动能越大，然后结合光电烟雾探测器的特点，以及电流的定义式分析即可求解．

解答 解：A、根据E_km=hγ-W₀=$\frac{hc}{λ}-h{γ}_{0}$．光源S发出的光波最大波长：${λ}_{max}=\frac{c}{{γ}_{0}}=\frac{3×1{0}^{8}}{6.00×1{0}^{14}}=5×1{0}^{-7}m=0.5μm$，即要使该探测器正常工作，光源S发出的光波波长不能大于0.5μm．故A错误；
B、光源S发出的光波能使光电管发生光电效应，那么光源越强，被烟雾散射进入光电管 C的光越多，越容易探测到烟雾，即光电烟雾探测器灵敏度越高，故B正确．
C、光束遇到烟雾发生散射是一种反射现象．故C错误；
D、光电流等于10^-8 A时，每秒产生的光电子的个数：n=$\frac{It}{e}=\frac{1{0}^{-8}×1}{1.6×1{0}^{-19}}=6.25×1{0}^{10}$个，
每秒射向C钠表面的光子最少数目：N=$\frac{n}{5%}$=$\frac{6.25×1{0}^{10}}{5%}$=1.25×10¹² 个，故D正确．
故选：BD

点评 该题属于物理知识在日常生活中的应用，解决本题的关键掌握光电效应方程，知道光电子的数目与入射光的强度有关．