【学习目标】 明确目标 确定方向
1.知道什么是光电效应，理解光电效应的实验规律.
2.会利用光电效应方程计算逸出功、极限频率、最大初动能等物理量.
3.知道光的波粒二象性，知道物质波的概念．
【知识回归】 回归课本 夯实基础
第一部分：基础知识梳理
一、光电效应
1．光电效应现象：在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，称为光电效应，发射出来的电子称为光电子。
2．光电效应的四个规律
(1)每种金属都有一个极限频率
(2)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的。
(3)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大。
(4)光电流的强度与入射光的强度成正比
3．遏止电压与截止频率
(1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压Uc。
(2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率)。不同的金属对应着不同的极限频率。
二、爱因斯坦光电效应方程
1．光子说
在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光的能量子，简称光子，光子的能量ε＝hν。其中h＝6.63×10－34 J·s。(称为普朗克常量)
2．逸出功W0：使电子脱离某种金属所做功的最小值
3．最大初动能:发生光电效应时，金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值。
4．爱因斯坦光电效应方程
(1)表达式：Ek＝hν－W0。
(2)物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后光电子的最大初动能Ek＝mev2。
三、光的波粒二象性
1．光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性。
2．光电效应、康普顿效应说明光具有粒子性。
3．光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性。
第二部分：重点难点辨析
1．与光电效应有关的五组概念对比
(1)光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子。光子是光电效应的因，光电子是果。
(2)光电子的动能与光电子的最大初动能：光照射到金属表面时，电子吸收光子的全部能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功的情况，才具有最大初动能。光电子的初动能小于等于光电子的最大初动能。
(3)光电流和饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。
(4)入射光强度与光子能量：入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量。
(5)光的强度与饱和光电流：饱和光电流与入射光强度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的，对于不同频率的光，由于每个光子的能量不同，饱和光电流与入射光强度之间没有简单的正比关系。
2．三个关系
(1)爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0。
(2)光电子的最大初动能Ek可以利用光电管用实验的方法测得，即Ek＝eUc，其中Uc是遏止电压。
(3)光电效应方程中的W0为逸出功，它与极限频率νc的关系是W0＝hνc。
【典例分析】 精选例题 提高素养
多选【例1】．体温枪是测量人体体温常用的仪器。当红外线照射到某体温枪的温度传感器时，发生光电效应，将光信号转化为电信号，从而显示出人体的体温。已知人的体温正常时能辐射波长为的红外线，用该红外线照射光电管的阴极K时，电路中有光电流产生，如图甲所示，光电流随电压变化的图像如图乙所示，已知真空中的光速，则（ ）
A．波长的红外线在真空中的频率为
B．将图甲中的电源正负极反接，则一定不会产生电信号
C．光电子的最大初动能为0.02eV
D．若人体温度升高，辐射红外线的强度增强，则光电管转换成的光电流增大
【答案】CD
【详解】A．波长的红外线在真空中的频率为
故A错误；
B．将图甲中的电源正负极反接，当反向电压小于遏止电压时，电路中仍有光电流产生，仍会产生电信号，故B错误；
C．由图乙可知，遏止电压为，根据动能定理可得光电子的最大初动能
故C正确；
D．若人体温度升高，辐射红外线的强度增强，单位时间从阴极逸出的光电子数增加，则光电管转换成的光电流增大，D正确。
故选CD。
【例2】．光电倍增管是进一步提高光电管灵敏度的光电转换器件。管内除光电阴极和阳极外，两极间还放置多个瓦形倍增电极。使用时相邻两倍增电极间均加有电压，以此来加速电子。如图所示，光电阴极受光照后释放出光电子，在电场作用下射向第一倍增电极，引起电子的发射，激发出更多的电子，然后在电场作用下飞向下一个倍增电极，又激发出更多的电子，如此电子数不断倍增，使得光电倍增管的灵敏度比普通光电管要高得多，可用来检测微弱光信号。下列说法错误的是（ ）
A．光电倍增管正常工作时，每个倍增电极上都发生了光电效应
B．光电倍增管中增值的能量来源于相邻两倍增电极间的加速电场
C．图中标号数字较大的倍增电极的电势要高于标号数字较小的电极的电势
D．适当增大倍增电极间的电压有利于探测更微弱的信号
【答案】A
【详解】A．光电倍增管正常工作时，倍增电极上能释放出更多电子，是被加速后的电子撞击激发后释放出的，并不是因为光电效应，故A错误；
B．光电倍增管中增值的能量来源于相邻的两个倍增电极间的加速电场，故B正确；
C．在电场力的作用下，电子将向着电势高的位置运动，所以图中标号数字较大的倍增电极的电势要高于标号数字较小的电极的电势，故C正确；
D．适当增大倍增电极间的电压，被加速的电子获得的动能更大，更有利于下一级电极上电子的电离，所以有利于探测更微弱的信号，故D正确。
本题要求选择错误的，故选A。
【例3】．小明用如图甲所示的电路研究光电效应的规律，分别用a、b、c三束单色光照射同一光电管，得到光电流I与电压U的关系如图乙所示，由图可知a、b、c三束单色光中（ ）
A．a光频率最大 B．b光频率最大
C．c光波长最短 D．b光所产生的光电子最大初动能最小
【答案】B
【详解】ABC．当光电流为零时，光电管两端加的电压为遏止电压，对应的光的频率为截止频率，根据
入射光的频率越高，对应的遏止电压越大，a光、c光的遏止电压相等，所以a光、c光的频率相等，b光的频率大，能量大，且对应的波长最小，故B正确，AC错误；
D．由
可知，b光所产生的光电子最大初动能最大，故D错误。
故选B。
【例4】．“夸父一号”太阳探测卫星可以观测太阳辐射的硬X射线。硬X射线是波长很短的光子，设波长为。若太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，卫星探测仪镜头正对着太阳，每秒接收到N个该种光子。已知探测仪镜头面积为S，卫星离太阳中心的距离为R，普朗克常量为h，光速为c，则太阳辐射硬X射线的总功率（ ）
A． B． C． D．
【答案】A
【详解】每个光子的能量为
太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，根据题意设t秒发射总光子数为n，则
可得
所以t秒辐射光子的总能量
太阳辐射硬X射线的总功率
故选A。
【巩固练习】 举一反三 提高能力
1．如图所示是黑体的辐射强度与其辐射波长的关系图像，下列说法正确的是（ ）
A．温度越高，黑体辐射的电磁波的波长越大
B．温度越高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
C．黑体的辐射强度按波长的分布与材料的表面状况有关
D．普朗克通过对黑体辐射的研究，提出了能量子的概念
【答案】D
【详解】AB．温度越高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，但黑体辐射的电磁波波长并不是越大，AB错误；
C．一般物体的辐射强度除去与温度有关外，还和物体的材料及表面状态有关，但黑体的辐射强度按波长的分布只与黑体的温度有关，C错误；
D．普朗克通过对黑体辐射的研究，提出了能量子的概念，D正确。
故选D。
2．氢原子的能级图如图甲所示，大量处于n = 4激发态的氢原子跃迁时，辐射出频率不同的大量光子，发现由n = 4跃迁到n = 2辐射出的光子恰好使阴极K发生光电效应现象，由此推断最多能辐射出多少种不同频率的光子可以使阴极K发生光电效应现象（ ）
A．2种 B．3种 C．4种 D．5种
【答案】C
【详解】大量处于n = 4激发态的氢原子向低能级跃迁时能发出的光子数为
因为n = 4向n = 2跃迁所发生的光正好使某种金属材料产生光电效应，只有能极差大于等于它的才能发生光电效应，所以有n = 4跃迁到n = 1和n = 2，n = 3跃迁到n = 1，n = 2跃迁到n = 1的光子能够使金属发生光电效应，即4种。
故选C。
3．2018年11月29日，国家重大科研装备研制项目“超分辨光刻装备研制”通过验收，该光刻机光刻分辨力达到22nm。关于光的认识，下列说法正确的是（ ）
A．爱因斯坦测量了光电效应中几个重要的物理量，由此算出了普朗克常量h
B．波长越长的光，光子动量越大
C．光电效应显示了光的波动性
D．光子除了具有能量之外还具有动量
【答案】D
【详解】A．密立根测量了光电效应中几个重要的物理量，由此算出了普朗克常量h，故A错误；
B．根据可知，波长越长的光，光子动量越小，故B错误；
C．光电效应显示了光的粒子性，故C错误；
D．光子除了具有能量之外还具有动量，故D正确。
故选D。
4．用中子轰击静止的锂核，核反应方程为，已知光子的频率为，锂核的比结合能为，氦核的比结合能为，X核的比结合能为，普朗克常量为h，真空中光速为c，下列说法中正确的是（ ）
A．X核为核 B．γ光子的动量
C．释放的核能 D．质量亏损
【答案】D
【详解】A．根据质量数和电荷数守恒可知X核为核，故A错误；
B．光子的频率为，可知光子的动量
故B错误；
C．由比结合能的概念可知，该核反应释放的核能为
故C错误；
D．质量亏损为
故D正确；
故选D。
5．如图所示，当弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，同时与锌板相连的验电器铝箔有张角，则该实验（ ）
A．只能证明光具有波动性
B．只能证明光具有粒子性
C．只能证明光能够发生干涉
D．可以证明光具有波粒二象性
【答案】D
【详解】弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，说明光在通过狭缝后发生了衍射，而发生衍射现象是波所特有的性质，则可说明光具有波动性；另外，当光照射到锌板上后，与锌板相连的验电器铝箔有张角，说明锌板在光的照射下，吸收了光子，使其核外电子发生电离从而逸出，即锌板发生了光电效应，失去电子后带正电，将与之相连的铝箔上的负电荷吸引过来后铝箔就带上了正电，因此铝箔出现张角，而发生光电效应恰恰说明光具有粒子性，因此该实验可以证明光具有波粒二象性。
故选D。
6．二十世纪初，普朗克、爱因斯坦、玻尔和德布罗意等科学家为量子论诞生及量子力学建立贡献了力量。以下四幅图来自新教材选的插图，下列说法不符合史实是（ ）
A．为了验证普朗克的能量子假说，人们对黑体辐射进行了实验观测，如图甲所示实验数据和理论计算值非常吻合
B．图乙中直线的斜率代表普朗克常量h，物理学家正是通过光电效应实验测算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射得出的h相比较，验证了爱因斯坦光电效应方程的正确性
C．玻尔原子理论可以很好地解释氢原子光谱的实验规律，甚至还预言了如图丙所示氢原子的其他光谱线系
D．图丁中所示电子的干涉和衍射现象验证了德布罗意关于物质波的假说
【答案】A
【详解】A．为了合理解释黑体辐射实验规律，普朗克发现必须打破能量连续的观念，把能量看成一份一份的，只有这样理论值与实验值才能很好吻合（先做了黑体实验，再由实验结果提出假说），从而引入了“能量子”的概念，A错误符合题意；
B．为了合理解释光电效应实验规律，爱因斯坦提出光子说，认为光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，物理学家通过实验测量金属的截止电压UC（）与入射光频率v，由此算出普朗克常量h，B正确不符合题意；
C．玻尔原子理论不仅成功解释了氢原子光谱的实验规律，甚至还预言了氢原子的其他光谱线系，C正确不符合题意；
D．德布罗意提出物质波（德布罗意波）假说，把光的波粒二象性推广到实物粒子，人们通过图丁实验，证实了电子的波动性，D正确不符合题意；
故选A。
7．已知一个激光发射器功率为，发射波长为的光，光速为，普朗克常量为，则（ ）
A．光的频率 B．单位时间内激光器发射的光子数为
C．光子的动量为 D．光子的能量为
【答案】B
【详解】A．根据波速与波长、频率之间的关系可得
故A错误；
BD．该激光光子的能量为
故单位时间内激光器发射的光子数为
故B正确，D错误；
C．根据德布罗意波长计算公式
可得
故C错误。
故选B。
8．让电子束通过电场加速后，照射到金属晶格（大小约为）上，可得到电子的衍射图样，如图所示．下列说法正确的是（ ）
A．电子衍射图样说明了电子具有粒子性
B．加速电压越大，电子的物质波波长越短
C．增大晶格尺寸，更容易发生衍射
D．动量相等的质子和电子，通过相同的晶格，质子更容易衍射
【答案】B
【详解】A．电子衍射图样说明了电子具有波动性，故A错误；
B．根据
解得
加速电压越大，电子的物质波波长越短，故B正确；
C．根据衍射的条件可知，增大晶格尺寸，更不容易发生衍射，故C错误；
D．根据，动量相等的质子和电子，对应的物质波波长也相等，通过相同的晶格，衍射程度相同，故D错误。
故选B。
9．如图为氢原子的能级图。大量氢原子处于n = 3的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为4.2eV的金属铝。下列说法正确的是（ ）
A．逸出光电子的最大初动能为8.89eV
B．n = 3跃迁到n = 1放出的光子动量最大
C．有3种频率的光子能使金属铝产生光电效应
D．用0.85eV的光子照射，氢原子跃迁到n = 4激发态
【答案】B
【详解】A．从n = 3跃迁到n = 1放出的光子能量最大，根据
Ek= E－W0
可得此时最大初动能为Ek= 7.89eV，故A错误；
B．根据
，
又因为从跃迁到放出的光子能量最大，故可知动量最大，故B正确；
C．大量氢原子从的激发态跃迁到低能级能放出种频率的光子，其中从跃迁到放出的光子能量为
不能使金属铝产生光电效应，其他两种均可以，故C错误；
D．由于从跃迁到需要吸收的光子能量为
所以用0.85eV的光子照射，不能使氢原子跃迁到激发态，故D错误。
故选B。
10．强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实。如图所示的电路，用频率为ν的单色光照射光电管，发生光电效应现象，当电压表的读数为U1时，灵敏电流计的读数刚好为零。若换用频率仍为ν的强激光照射光电管，需要把电压表的读数调整为U2时才能让灵敏电流计的读数刚好为零。这表明单电子瞬间吸收了n个光子而从光电管的阴极逸出，已知普朗克常量为h，电子电荷量为e，则电子瞬间吸收的光子个数n为（ ）
A． B．
C． D．
【答案】A
【详解】由光电效应方程知
根据动能定理得
解得
故选A。
11．如果每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，人眼就能察觉。现有一个光源以P的功率均匀地向各个方向发射波长为λ的绿光。若人眼瞳孔在暗处的直径为D，光速为c，且不计空气对光的吸收，则眼睛能够看到这个光源的最远距离为（ ）
A． B．
C． D．
【答案】A
【详解】每个光子的能量是
由题知每秒射入瞳孔引起视觉所需的最低能量是
瞳孔的面积为，而以光源为球心，以光源到眼的距离R为半径的球面积是，于是
解得
故选A。
12．用频率为、光强为I的光照射某金属，使之发生光电效应，光电子的最大初动能为。现改用频率为、光强为的光照射该金属，则光电子的最大初动能（ ）
A．大于 B．等于
C．小于 D．等于
【答案】A
【详解】用频率为的光照射时，根据光电效应方程有
用频率为的光照射时，根据光电效应方程有
解得
故选A。
13．物理学中有很多关于“通量”的概念，如磁通量，辐射通量等，其中辐射通量表示单位时间内通过某一截面的辐射能，其单位为J/s，波长为的平行光垂直照射在面积为S的纸板上，已知该束光单位体积内的光子数为n，光速为c，普朗克常量为h，则该束光的辐射通量为（ ）
A． B． C． D．
【答案】A
【详解】设时间内，照射在纸板上的光子数为
辐射能为
则该束光的辐射通量为
故选A。
多选14．如图甲为氢原子的能级图，现用频率为的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为的三条谱线，现用这三种频率的光去照射图乙的光电效应的实验装置，其中只有a、b两种光能得到图丙所示的电流与电压的关系曲线，已知图乙中的阴极材料是图丁所给材料中的一种，丁图是几种金属的逸出功和截止频率。已知以下说法正确的是（ ）
A．一定有
B．图乙中的阴极材料一定是钾
C．图丙中的b光照射阴极时每秒射出的光电子数大约个
D．a光是从n=3能级跃迁到n=1能级发出的光
【答案】BD
【详解】AD．大量氢原子跃迁时只有三种频率的光谱，根据氢原子跃迁时辐射出光的种数
可知氢原子是从能级向低能级跃迁，则
又由图丙，结合
可知
因此可知
即a光是从能级跃迁到能级时辐射出的光，故A错误，D正确；
B．由
代入a光的遏止电压
代入上式可得
对照图丁可知阴极材料为钾，故B正确；
C．图丙中的b光照射金属时产生的饱和光电流
根据
可得
（个）
故C错误。
故选BD。
多选15．如图所示，A、K为光电管的两个电极，阴极K由极限频率为的钾制成，电压表V、电流计G均为理想电表。现用波长为的光照射阴极K发生光电效应，已知普朗克常量为h，真空中光速为c，电子的电荷量为e。则下列说法正确的是（ ）
A．阴极K能发生光电效应，说明光具有粒子性
B．若电源N端为正极，将滑片P缓慢向右滑动，从K板逸出的光电子最大初动能一定增大
C．若电源M端为正极，电压表示数为时，则电流表的示数恰好为0
D．若光电管两端的正向电压为U，则光电子到达A的最大动能为
【答案】AC
【详解】A．阴极K能发生光电效应，说明光具有粒子性，故A正确；
BD．若电源N端为正极，光电管两端的正向电压，根据爱因斯坦光电效应方程
可知最大初动能由入射光的频率决定，与光电管两端电压无关，故BD错误；
C．若电源M端为正极，所加电压为反向电压，根据动能定理可知
解得
可知电压表示数为时，则电流表的示数恰好为0，故C正确。
故选AC。
多选16．下列有关物理学史的说法正确的是（ ）
A．玻尔原子理论的成功之处是它保留了经典粒子的概念
B．普朗克把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的观念
C．汤姆孙发现了电子
D．牛顿把波粒二象性推广到实物粒子，如电子、质子等
【答案】BC
【详解】A．玻尔原子理论的成功之处是引入了量子观念，不足之处是保留了经典粒子的概念，故A错误；
B．普朗克把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的观念，故B正确；
C．汤姆孙发现了电子，故C正确；
D．德布罗意把波粒二象性推广到实物粒子，如电子、质子等，故D错误。
故选BC。【学习目标】 明确目标 确定方向
1.知道什么是光电效应，理解光电效应的实验规律.
2.会利用光电效应方程计算逸出功、极限频率、最大初动能等物理量.
3.知道光的波粒二象性，知道物质波的概念．
【知识回归】 回归课本 夯实基础
第一部分：基础知识梳理
一、光电效应
1．光电效应现象：在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，称为光电效应，发射出来的电子称为光电子。
2．光电效应的四个规律
(1)每种金属都有一个极限频率
(2)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的。
(3)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大。
(4)光电流的强度与入射光的强度成正比
3．遏止电压与截止频率
(1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压Uc。
(2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率)。不同的金属对应着不同的极限频率。
二、爱因斯坦光电效应方程
1．光子说
在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光的能量子，简称光子，光子的能量ε＝hν。其中h＝6.63×10－34 J·s。(称为普朗克常量)
2．逸出功W0：使电子脱离某种金属所做功的最小值
3．最大初动能:发生光电效应时，金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值。
4．爱因斯坦光电效应方程
(1)表达式：Ek＝hν－W0。
(2)物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后光电子的最大初动能Ek＝mev2。
三、光的波粒二象性
1．光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性。
2．光电效应、康普顿效应说明光具有粒子性。
3．光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性。
第二部分：重点难点辨析
1．与光电效应有关的五组概念对比
(1)光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子。光子是光电效应的因，光电子是果。
(2)光电子的动能与光电子的最大初动能：光照射到金属表面时，电子吸收光子的全部能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功的情况，才具有最大初动能。光电子的初动能小于等于光电子的最大初动能。
(3)光电流和饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。
(4)入射光强度与光子能量：入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量。
(5)光的强度与饱和光电流：饱和光电流与入射光强度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的，对于不同频率的光，由于每个光子的能量不同，饱和光电流与入射光强度之间没有简单的正比关系。
2．三个关系
(1)爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0。
(2)光电子的最大初动能Ek可以利用光电管用实验的方法测得，即Ek＝eUc，其中Uc是遏止电压。
(3)光电效应方程中的W0为逸出功，它与极限频率νc的关系是W0＝hνc。
【典例分析】 精选例题 提高素养
多选【例1】．体温枪是测量人体体温常用的仪器。当红外线照射到某体温枪的温度传感器时，发生光电效应，将光信号转化为电信号，从而显示出人体的体温。已知人的体温正常时能辐射波长为的红外线，用该红外线照射光电管的阴极K时，电路中有光电流产生，如图甲所示，光电流随电压变化的图像如图乙所示，已知真空中的光速，则（ ）
A．波长的红外线在真空中的频率为
B．将图甲中的电源正负极反接，则一定不会产生电信号
C．光电子的最大初动能为0.02eV
D．若人体温度升高，辐射红外线的强度增强，则光电管转换成的光电流增大
【例2】．光电倍增管是进一步提高光电管灵敏度的光电转换器件。管内除光电阴极和阳极外，两极间还放置多个瓦形倍增电极。使用时相邻两倍增电极间均加有电压，以此来加速电子。如图所示，光电阴极受光照后释放出光电子，在电场作用下射向第一倍增电极，引起电子的发射，激发出更多的电子，然后在电场作用下飞向下一个倍增电极，又激发出更多的电子，如此电子数不断倍增，使得光电倍增管的灵敏度比普通光电管要高得多，可用来检测微弱光信号。下列说法错误的是（ ）
A．光电倍增管正常工作时，每个倍增电极上都发生了光电效应
B．光电倍增管中增值的能量来源于相邻两倍增电极间的加速电场
C．图中标号数字较大的倍增电极的电势要高于标号数字较小的电极的电势
D．适当增大倍增电极间的电压有利于探测更微弱的信号
【例3】．小明用如图甲所示的电路研究光电效应的规律，分别用a、b、c三束单色光照射同一光电管，得到光电流I与电压U的关系如图乙所示，由图可知a、b、c三束单色光中（ ）
A．a光频率最大 B．b光频率最大
C．c光波长最短 D．b光所产生的光电子最大初动能最小
【例4】．“夸父一号”太阳探测卫星可以观测太阳辐射的硬X射线。硬X射线是波长很短的光子，设波长为。若太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，卫星探测仪镜头正对着太阳，每秒接收到N个该种光子。已知探测仪镜头面积为S，卫星离太阳中心的距离为R，普朗克常量为h，光速为c，则太阳辐射硬X射线的总功率（ ）
A． B． C． D．
【巩固练习】 举一反三 提高能力
1．如图所示是黑体的辐射强度与其辐射波长的关系图像，下列说法正确的是（ ）
A．温度越高，黑体辐射的电磁波的波长越大
B．温度越高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
C．黑体的辐射强度按波长的分布与材料的表面状况有关
D．普朗克通过对黑体辐射的研究，提出了能量子的概念
2．氢原子的能级图如图甲所示，大量处于n = 4激发态的氢原子跃迁时，辐射出频率不同的大量光子，发现由n = 4跃迁到n = 2辐射出的光子恰好使阴极K发生光电效应现象，由此推断最多能辐射出多少种不同频率的光子可以使阴极K发生光电效应现象（ ）
A．2种 B．3种 C．4种 D．5种
3．2018年11月29日，国家重大科研装备研制项目“超分辨光刻装备研制”通过验收，该光刻机光刻分辨力达到22nm。关于光的认识，下列说法正确的是（ ）
A．爱因斯坦测量了光电效应中几个重要的物理量，由此算出了普朗克常量h
B．波长越长的光，光子动量越大
C．光电效应显示了光的波动性
D．光子除了具有能量之外还具有动量
4．用中子轰击静止的锂核，核反应方程为，已知光子的频率为，锂核的比结合能为，氦核的比结合能为，X核的比结合能为，普朗克常量为h，真空中光速为c，下列说法中正确的是（ ）
A．X核为核 B．γ光子的动量
C．释放的核能 D．质量亏损
5．如图所示，当弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，同时与锌板相连的验电器铝箔有张角，则该实验（ ）
A．只能证明光具有波动性
B．只能证明光具有粒子性
C．只能证明光能够发生干涉
D．可以证明光具有波粒二象性
6．二十世纪初，普朗克、爱因斯坦、玻尔和德布罗意等科学家为量子论诞生及量子力学建立贡献了力量。以下四幅图来自新教材选的插图，下列说法不符合史实是（ ）
A．为了验证普朗克的能量子假说，人们对黑体辐射进行了实验观测，如图甲所示实验数据和理论计算值非常吻合
B．图乙中直线的斜率代表普朗克常量h，物理学家正是通过光电效应实验测算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射得出的h相比较，验证了爱因斯坦光电效应方程的正确性
C．玻尔原子理论可以很好地解释氢原子光谱的实验规律，甚至还预言了如图丙所示氢原子的其他光谱线系
D．图丁中所示电子的干涉和衍射现象验证了德布罗意关于物质波的假说
7．已知一个激光发射器功率为，发射波长为的光，光速为，普朗克常量为，则（ ）
A．光的频率 B．单位时间内激光器发射的光子数为
C．光子的动量为 D．光子的能量为
8．让电子束通过电场加速后，照射到金属晶格（大小约为）上，可得到电子的衍射图样，如图所示．下列说法正确的是（ ）
A．电子衍射图样说明了电子具有粒子性
B．加速电压越大，电子的物质波波长越短
C．增大晶格尺寸，更容易发生衍射
D．动量相等的质子和电子，通过相同的晶格，质子更容易衍射
9．如图为氢原子的能级图。大量氢原子处于n = 3的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为4.2eV的金属铝。下列说法正确的是（ ）
A．逸出光电子的最大初动能为8.89eV
B．n = 3跃迁到n = 1放出的光子动量最大
C．有3种频率的光子能使金属铝产生光电效应
D．用0.85eV的光子照射，氢原子跃迁到n = 4激发态
10．强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实。如图所示的电路，用频率为ν的单色光照射光电管，发生光电效应现象，当电压表的读数为U1时，灵敏电流计的读数刚好为零。若换用频率仍为ν的强激光照射光电管，需要把电压表的读数调整为U2时才能让灵敏电流计的读数刚好为零。这表明单电子瞬间吸收了n个光子而从光电管的阴极逸出，已知普朗克常量为h，电子电荷量为e，则电子瞬间吸收的光子个数n为（ ）
A． B．
C． D．
11．如果每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，人眼就能察觉。现有一个光源以P的功率均匀地向各个方向发射波长为λ的绿光。若人眼瞳孔在暗处的直径为D，光速为c，且不计空气对光的吸收，则眼睛能够看到这个光源的最远距离为（ ）
A． B．
C． D．
12．用频率为、光强为I的光照射某金属，使之发生光电效应，光电子的最大初动能为。现改用频率为、光强为的光照射该金属，则光电子的最大初动能（ ）
A．大于 B．等于
C．小于 D．等于
13．物理学中有很多关于“通量”的概念，如磁通量，辐射通量等，其中辐射通量表示单位时间内通过某一截面的辐射能，其单位为J/s，波长为的平行光垂直照射在面积为S的纸板上，已知该束光单位体积内的光子数为n，光速为c，普朗克常量为h，则该束光的辐射通量为（ ）
A． B． C． D．
多选14．如图甲为氢原子的能级图，现用频率为的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为的三条谱线，现用这三种频率的光去照射图乙的光电效应的实验装置，其中只有a、b两种光能得到图丙所示的电流与电压的关系曲线，已知图乙中的阴极材料是图丁所给材料中的一种，丁图是几种金属的逸出功和截止频率。已知以下说法正确的是（ ）
A．一定有
B．图乙中的阴极材料一定是钾
C．图丙中的b光照射阴极时每秒射出的光电子数大约个
D．a光是从n=3能级跃迁到n=1能级发出的光
多选15．如图所示，A、K为光电管的两个电极，阴极K由极限频率为的钾制成，电压表V、电流计G均为理想电表。现用波长为的光照射阴极K发生光电效应，已知普朗克常量为h，真空中光速为c，电子的电荷量为e。则下列说法正确的是（ ）
A．阴极K能发生光电效应，说明光具有粒子性
B．若电源N端为正极，将滑片P缓慢向右滑动，从K板逸出的光电子最大初动能一定增大
C．若电源M端为正极，电压表示数为时，则电流表的示数恰好为0
D．若光电管两端的正向电压为U，则光电子到达A的最大动能为
多选16．下列有关物理学史的说法正确的是（ ）
A．玻尔原子理论的成功之处是它保留了经典粒子的概念
B．普朗克把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的观念
C．汤姆孙发现了电子
D．牛顿把波粒二象性推广到实物粒子，如电子、质子等
