Question

10．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W₀，A为阳极．在a、b间不接任何电源，用频率为v（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，在a、b间接入直流电源，a接正极，b接负极，普朗克恒量h．
（1）a、b间未接直流电源时，通过电流表的电流方向．（在图中标注方向即可）
（2）从阴极K发出的光电子的最大初动能E_k是多少？
（3）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U₀时，电流表的示数刚好减小到零，求入射单色光的频率是多少？（电子的电量e）

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．如图：
    
     （2）由光电效应方程：E_K=hν-W₀．
    （3）根据动能定理得：光电子的最大初动能E_K=eU₀
   由光电效应方程：E_K=hν-W₀，
   得：v=$\frac{{W}_{0}+e{U}_{0}}{h}$
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，如图．
   （2）从阴极K发出的光电子的最大初动能E_K是hν-W₀．
   （3）入射单色光的频率是$\frac{{W}_{0}+e{U}_{0}}{h}$．

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．