高中物理 · 近代物理

光电效应计算 · 一个方程管四个量

输入入射光波长和金属逸出功,一次算出光子能量、最大初动能、遏止电压、截止频率与截止波长,并判断能否发生光电效应。

E = hν = hc/λEk_max = hν − W₀νc = W₀/heUc = Ek_max
入射光与金属波长 + 逸出功

波长单位 nm;逸出功单位 eV,1 eV = 1.6×10⁻¹⁹ J。

AI 讲解需人机验证
算法会算,AI 会讲为什么
计算结果等待输入
最大初动能
—
光子能量
—
最大初动能
—
遏止电压
—
截止波长
—
计算过程
  1. 填入数据后点「计算」,这里给出代入过程。
常见金属逸出功
金属W₀ / eV截止波长 / nm
铯 Cs1.90653
钾 K2.25551
钠 Na2.29542
锌 Zn4.30288
银 Ag4.73262

光电效应的四条规律

第一,能否发生只看频率是否大于截止频率,与光强无关;第二,最大初动能随频率增大而增大,与光强无关;第三,光强只影响单位时间逸出的电子数(饱和光电流);第四,几乎瞬时发生(<10⁻⁹ s)。

用 eV 计算最省事:E(eV) = 1240 / λ(nm)。这个 1240 是 hc 换算成 eV·nm 的结果,考试中非常常用。

两个「截止」别混

  • 截止频率 νc = W₀/h:低于它完全不发生光电效应
  • 截止波长 λc = 1240/W₀(nm):波长长于它不发生
  • 遏止电压 Uc = Ek_max/e:加反向电压使光电流为零
  • Ek_max 与频率成线性关系,斜率是普朗克常量 h

常见问题

为什么用 1240 这个数?

E=hc/λ,把 h、c 代入并把 J 换成 eV、m 换成 nm,正好得到 E(eV)=1240/λ(nm)。

增大光强能增大最大初动能吗?

不能。光强只增加光子数,从而增加电子数;每个光子的能量由频率决定。

遏止电压是负的吗?

Uc 是所需反向电压的大小,取正值。加的是反向电压,所以电场对电子做负功。

算出 Ek_max 为负怎么办?

说明光子能量小于逸出功,不发生光电效应,此时没有光电子,最大初动能记为 0。

相关工具