光電效應(yīng)規(guī)律及其應(yīng)用有關(guān)光電效應(yīng)的問題主要有兩個方面：一是關(guān)于光電效應(yīng)現(xiàn)象的判斷，二是運用光電效應(yīng)方程進行計算。求解光電效應(yīng)問題的關(guān)鍵在于掌握光電效應(yīng)規(guī)律，明確各概念之間的決定關(guān)系，準(zhǔn)確把握它們的內(nèi)在聯(lián)系。2．“光電子的動能”可以是介于0～Ekm的任意值，只有從金屬表面逸出的光電子才具有最大初動能，且隨入射光頻率增大而增大。3．光電效應(yīng)源于單個光子與單個電子間的相互作用。金屬中某一電子僅能吸收一個光子的能量，唯有當(dāng)此能量足以克服原子核的引力而使電子逸出時，才會發(fā)生光電效應(yīng)。4．入射光強度定義為單位時間內(nèi)照射到金屬表面單位面積上的光子總能量。在頻率ν不變時，光強與單位時間內(nèi)照到金屬表面的光子數(shù)成正比。然而，當(dāng)入射光頻率不同時，即使光強相同，單位時間內(nèi)照到金屬表面的光子數(shù)也會不同，從而導(dǎo)致從金屬表面逸出的光電子數(shù)和光電流也不同?！纠?】(多選)如圖所示是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中部分光電控制設(shè)備用到的光控繼電器的示意圖，它由電源、光電管、放大器等幾部分組成。思路點撥：(1)入射光頻率越大，光電子最大初動能越大。(2)在能夠發(fā)生光電效應(yīng)時，光照強弱對應(yīng)光電流的大小。BD[光電子的最大初動能取決于入射光的頻率，選項A錯誤；增加綠光的照射強度，單位時間內(nèi)光子數(shù)增多，光電流隨之增大，選項B正確；使用波長更長的光照射時，其頻率可能不滿足光電效應(yīng)條件，選項C錯誤；若改用頻率高于綠光的光照射，則一定能引發(fā)光電效應(yīng)，選項D正確。[一語通關(guān)](1)某種色光強度的改變決定單位時間入射光子數(shù)目改變，光子能量不變。(2)光電效應(yīng)中光電子的最大初動能與入射光頻率和金屬材料有關(guān)，與光的強度無關(guān)。兩個重要的物理思想方法如圖所示，人們對原子結(jié)構(gòu)的認識經(jīng)歷了幾個不同的階段，其中有湯姆孫模型、盧瑟福模型、玻爾模型、電子云模型。假設(shè)法是學(xué)習(xí)物理規(guī)律的常用方法。我們先前學(xué)習(xí)的安培分子電流假說，從物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的角度來看是正確的，它描述了核外電子繞核旋轉(zhuǎn)形成的電流。在當(dāng)時的實驗條件下是“假說”。玻爾的假說是為解決核式結(jié)構(gòu)模型的困惑而提出的，他的成功在于引入量子理論，局限性在于保留了軌道的概念，沒有徹底脫離經(jīng)典物理學(xué)框架。思路點撥：(1)正確把握α粒子實驗散射規(guī)律。(2)原子核集中了原子全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量。在盧瑟福的α粒子散射實驗中，少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，這是由于原子核帶正電荷所致。鑒于大角度偏轉(zhuǎn)的α粒子數(shù)量極少，表明原子內(nèi)部大部分空間是空的，帶正電部分體積微小。電子繞核運動的向心力源于原子核的引力，鑒于電子質(zhì)量極小，原子核集中了幾乎全部正電荷和質(zhì)量。選項A、D正確。玻爾理論(1)量子化觀點：電子的可能軌道半徑、原子的能量、原子躍遷輻射或吸收光子的頻率都只能是分立的、不連續(xù)的值。(2)對應(yīng)關(guān)系：電子處于某一可能軌道對應(yīng)原子的一種能量狀態(tài)。(3)定態(tài)觀點：電子在某一可能軌道上運動時，原子是不向外輻射電磁波的，軌道與能量是穩(wěn)定的。(4)躍遷觀點：能級躍遷時輻射或吸收光子的能量，hν＝Em－En(m＞n)。(5)①原子吸收光子能量是有條件的，只有等于某兩個能級差時才被吸收發(fā)生躍遷。②如果入射光的能量E≥13.6eV，原子也能吸收光子，則原子電離。③用粒子碰撞的方法使原子能級躍遷時，粒子能量大于能級差即可。原子處于基態(tài)時是穩(wěn)定的，但吸收能量躍遷至激發(fā)態(tài)后變得不穩(wěn)定。隨后，它會向低能級定態(tài)躍遷直至回到基態(tài)，有時需經(jīng)歷多次躍遷才能最終穩(wěn)定下來。一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時，可能輻射出的光譜線條數(shù)為：N＝C＝?！纠?】氫原子處于基態(tài)時，原子的能量為E1＝－13.6eV，當(dāng)處于n＝3的激發(fā)態(tài)時，能量為E3＝－1.51eV，則：(1)當(dāng)氫原子從n＝3的激發(fā)態(tài)躍遷到n＝1的基態(tài)時，向外輻射的光子的波長是多少？(2)若要使處于基態(tài)的氫原子電離，至少要用多大頻率的電磁波照射原子？(3)若有大量的氫原子處于n＝3的激發(fā)態(tài)，則在躍遷過程中可能釋放出幾種不同頻率的光子？思路點撥：(1)根據(jù)能級之間的能量差公式：ΔE＝Em－En，以及光子的能量與波長之間的關(guān)系：ΔE＝，便可求解輻射的光子的波長；(2)要使處于基態(tài)的氫原子電離，至少需要光子能量為(0－E1)且E1＝－13.6eV的電磁波照射原子；(3)大量處于激發(fā)態(tài)的氫原子在躍遷過程中釋放的不同頻率的光子的種類等于C。[解析](1)根據(jù)能級之間的能量差公式：ΔE＝Em－En，得ΔE13＝E3－E1＝－1.51eV－(－13.6eV)＝12.09eV；光子的能量與波長之間的關(guān)系：ΔE＝，所以從n＝3激發(fā)態(tài)躍遷到n＝1發(fā)射光的波長：λ＝＝m≈1.03×10－7m。(2)要使處于基態(tài)的氫原子電離，照射光光子的能量應(yīng)能使電子從第1能級躍遷到無限遠處，最小頻率的電磁波的光子能量應(yīng)為：hν＝0－E1，得：ν＝＝Hz≈3.3×1015Hz。(3)當(dāng)大量氫原子處于n＝3能級時，可釋放出的光子種類為N＝C＝3種。[答案](1)1.03×10－7m(2)3.3×1015[一語通關(guān)](1)氫原子在某激發(fā)態(tài)的電離能大小等于該能級的能量絕對值。(2)電子電離后若有多余的能量將以電子動能的形式存在。太陽能直接轉(zhuǎn)換的基本原理是利用光電效應(yīng)，將太陽能轉(zhuǎn)換成電能。如圖所示是測定光電流的電路簡圖，光電管加正向電壓。1．請標(biāo)出電源和電流表的正負極。2．入射光應(yīng)照在哪個極上？3．電流表讀數(shù)是10μA，則每秒鐘從光電管陰極發(fā)射出的光電子數(shù)至少有多少個？提示：1．加正向電壓，應(yīng)該是在電子管中電子由B向A運動，即電流是由左向右。因此電源左端是正極，右端是負極，電流表上端是正極，下端是負極。2．光應(yīng)照在B極上。(多選)如圖甲所示，在光電效應(yīng)實驗中，某同學(xué)用相同頻率的單色光，分別照射陰極材料為鋅和銅的兩個不同的光電管，結(jié)果都能發(fā)生光電效應(yīng)。圖乙為其中一個光電管的遏止電壓Uc隨入射光頻率ν變化的函數(shù)關(guān)系圖像。根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0和eUc＝Ek，頻率相同而逸出功不同會導(dǎo)致遏止電壓不