Question

16．小宇同學參加學校科技嘉年華，設計了一個光電煙霧探測器．如圖，S為光源，有一束光束，當有煙霧進入探測器時，來自S的光會被煙霧散射進入光電管 C，當光射到光電管中的鈉表面（鈉的極限頻率為6.00×l0¹⁴Hz），會產生光電子，當光電流大于10^-8 A時，便會觸發報警系統報警．下列說法正確的是（　　）

• A． 要使該探測器正常工作，光源S發出的光波波長不能小于0.5μm
• B． 光源S發出的光波能使光電管發生光電效應，那么光源越強，光電煙霧探測器靈敏度越高
• C． 光束遇到煙霧發生散射是一種折射現象
• D． 若$\frac{n}{5%}$5%射向光電管C的光子會發生光電子，當報警器報警時，每秒射向C鈉表面的光子最少數目是1.25×10¹² 個

Answer 1

分析 根據光電效應方程，知光電子的最大初動能與入射光的頻率有關，入射光的頻率越大，光電子的最大初動能越大，然后結合光電煙霧探測器的特點，以及電流的定義式分析即可求解．

解答 解：A、根據E_km=hγ-W₀=$\frac{hc}{λ}-h{γ}_{0}$．光源S發出的光波最大波長：${λ}_{max}=\frac{c}{{γ}_{0}}=\frac{3×1{0}^{8}}{6.00×1{0}^{14}}=5×1{0}^{-7}m=0.5μm$，即要使該探測器正常工作，光源S發出的光波波長不能大于0.5μm．故A錯誤；
B、光源S發出的光波能使光電管發生光電效應，那么光源越強，被煙霧散射進入光電管 C的光越多，越容易探測到煙霧，即光電煙霧探測器靈敏度越高，故B正確．
C、光束遇到煙霧發生散射是一種反射現象．故C錯誤；
D、光電流等于10^-8 A時，每秒產生的光電子的個數：n=$\frac{It}{e}=\frac{1{0}^{-8}×1}{1.6×1{0}^{-19}}=6.25×1{0}^{10}$個，
每秒射向C鈉表面的光子最少數目：N=$\frac{n}{5%}$=$\frac{6.25×1{0}^{10}}{5%}$=1.25×10¹² 個，故D正確．
故選：BD

點評 該題屬于物理知識在日常生活中的應用，解決本題的關鍵掌握光電效應方程，知道光電子的數目與入射光的強度有關．