Question

如图所示是做光电效应实验的装置简图．在抽成真空的玻璃管内，K为阴极（用金属铯制成，发生光电效应的逸出功为1.9eV），A为阳极．在a、b间不接任何电源，用频率为ν（高于铯的极限频率）的单色光照射阴极K，会发现电流表指针有偏转．这时，若在a、b间接入直流电源，a接正极，b接负极，并使a、b间电压从零开始逐渐增大，发现当电压表的示数增大到2.1V时，电流表的示数刚好减小到零．普朗克常量h=6.63×10^-34J•s．求：
（1）a、b间未接直流电源时，通过电流表的电流方向．
（2）从阴极K发出的光电子的最大初动能E_K是多少？
（3）入射单色光的频率是多少？
（4）现改用另一单色光照射后，光电子的最大初动能变为原来的两倍，则该单色光的波长是多少？（（3）（4）两小问结果保留两位有效数字）

Answer

（1）单色光照射阴极K，K发射出光电子，光电子由K向A定向移动，光电流由A向K．电子带负电，电流方向与电子定向移动方向相反．
（2）如图，光电管所加反向电压，当电压表的示数增大到2.1V时，电流表的示数刚好减小到零，说明电子做减速运动，恰好到达A极时，速度为零，根据动能定理求解光电子的最大初动能EK．
（3）由光电效应方程求解入射单色光的频率．
【解析】
（1）单色光照射阴极K，K发射出光电子，光电子由K向A定向移动，光电流由A向K．所以通过电流表的电流从下向上．
    （2）根据动能定理得：光电子的最大初动能EK=eUc=2.1eV=3.36×10-19J．
    （3）由光电效应方程：EK=hν-W，得ν=9.65×1014Hz
    （4）由光电效应方程：2EK=hν-W，得ν=1.47×1015Hz
         根据得：
答：（1）a、b间未接直流电源时，通过电流表的电流方向是从下向上．
       （2）从阴极K发出的光电子的最大初动能EK是3.36×10-19J．
       （3）入射单色光的频率是9.65×1014Hz．
       （4）该单色光的波长是2.1×10-7m．