Question

8．如圖所示，一驗電器與鋅板相連，在A處用一紫外線燈照射鋅板，關燈后，指針保持一定偏角．
（1）現用一帶負電的金屬小球與鋅板接觸，則驗電器指針偏角將減小（選填“增大”“減小”或“不變”）．
（2）使驗電器指針回到零，再用相同強度的鈉燈發出的黃光照射鋅板，驗電器指針無偏轉．那么，若改用強度更大的紅外線燈照射鋅板，可觀察到驗電器指針無（選填“有”或“無”）偏轉．
（3）實驗室用功率P=1 500W的紫外燈演示光電效應．紫外線波長λ=253nm，陰極離光源距離d=0.5m，原子半徑取r=0.5×10^-10 m，則陰極表面每個原子每秒鐘接收到的光子數約為5．（已知h=6.63×10^-34 J•s）

Answer 1

分析 （1）用一紫外線燈照射鋅板，產生光電效應現象，根據鋅板的電性，分析用帶負電的金屬小球與鋅板接觸后，驗電器指針偏角的變化．
（2）紅光的頻率比黃光低，黃光照射鋅板，驗電器指針無偏轉，黃光不能使鋅板產生光電效應，紅光也不能使鋅板產生光電效應；
（3）光沿著球面發射，根據ε=hν求解出一個光子的能量，求解1s內打到金屬板1m²光子數，從而得出陰極表面每個原子每秒鐘接收到的光子數．

解答 解：（1）用紫外線照射鋅板時發生光電效應，鋅板因有光電子逸出而帶正電，當用帶負電的金屬小球接觸時中和了一部分正電荷，使驗電器的帶電荷量減小，指針偏角減小．
（2）用黃光照射鋅板不能發生光電效應，說明黃光的頻率低于鋅板的極限頻率，而紅外線的頻率比黃光的頻率還低，所以用紅外線照射鋅板時，驗電器的指針無偏轉．
（3）因為紫外燈發光的能量分布在半徑為d的球面上，所以由能量守恒有：
$\frac{Pt}{4πp9vv5xb5_{\;}^{2}}$•πr²=nh$\frac{c}{λ}$，
解得n=$\frac{Ptλ{r}_{\;}^{2}}{4hcp9vv5xb5_{\;}^{2}}$=$\frac{1500×1×253×1{0}_{\;}^{-9}×（0.5×1{0}_{\;}^{-10}）_{\;}^{2}}{4×6.63×1{0}_{\;}^{-34}×3×1{0}_{\;}^{8}×0．{5}_{\;}^{2}}$≈4.77≈5．
故答案為：（1）減小　（2）無 　（3）5．

點評 光電效應中光電子射出后，金屬板帶正電．光電效應的產生條件取決于入射光的頻率．
本題關鍵是建立物理模型，根據光子能量以及輻射的能量進行求解，難度中等．