19世紀(jì)末、20世紀(jì)初,通過對光電效應(yīng)的研究,加深了對光的本性的認(rèn)識??茖W(xué)家利用如圖所示的電路研究光電效應(yīng),圖中K、A是密封在真空玻璃管中的兩個電極,K極受到光照時可能發(fā)射電子。已知電子電荷量為e,普朗克常量為h。
(1)當(dāng)有光照射K極,電流表的示數(shù)為I,求經(jīng)過時間t到達(dá)A極的電子數(shù)n。
(2)使用普通光源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時,電子在極短時間內(nèi)只能吸收一個光子的能量。用頻率為ν0的普通光源照射K極,可以發(fā)生光電效應(yīng)。此時,調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片,當(dāng)電壓表的示數(shù)為U時,電流表的示數(shù)減小為0.
隨著科技的發(fā)展,強(qiáng)激光的出現(xiàn)豐富了人們對光電效應(yīng)的認(rèn)識,用強(qiáng)激光照射金屬,一個電子在極短時間內(nèi)吸收到多個光子成為可能。若用強(qiáng)激光照射K極時,一個電子在極短時間內(nèi)能吸收n光子,求能使K極發(fā)生光電效應(yīng)的強(qiáng)激光的最低頻率v。
(3)某同學(xué)為了解為什么使用普通光源進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)時一個電子在極短時間內(nèi)不能吸收多個光子,他查閱資料獲得以下信息:
原子半徑大小數(shù)量級為10-10m,若普通光源的發(fā)光頻率為6×1014Hz,其在1s內(nèi)垂直照射到1m2面積上的光的能量約為106J;若電子吸收第一個光子能量不足以脫離金屬表面時,在不超過10-8s的時間內(nèi)電子將該能量釋放給周圍原子而恢復(fù)到原狀態(tài)。
為了進(jìn)一步分析,他建構(gòu)了簡單模型:假定原子間沒有縫隙,一個原子范圍內(nèi)只有一個電子,且電子可以吸收一個原子范圍內(nèi)的光子。
請利用以上資料,解決以下問題。
a.普朗克常量h取6.6×10-34J?s,估算1s內(nèi)照射到一個原子范圍的光子個數(shù);
b.分析一個電子在極短時間內(nèi)不能吸收多個光子的原因。
【考點(diǎn)】愛因斯坦光電效應(yīng)方程;光電效應(yīng)現(xiàn)象及其物理意義.
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點(diǎn)評】
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