Question

【题目】一个光源以P0=1.5W的功率向四周均匀地发射能量。在离光源距离R=3.5m处放置一钾箔,钾的逸出功W=2.2eV，假设入射光的能量是连续平稳地传给钾箔，光的平均波长为。假设照射到钾箔上面的光能被钾箔完全吸收。

（1）根据爱因斯坦的光子说和质能方程，证明光子动量P=，（是普朗克常量）。

（2）假设照射在钾箔上的能量能被钾箔完全吸收，求：

①钾箔在垂直入射光方向上单位面积受到光平均作用力的表达式（用题目中的物理符号表示）。

②按照经典电磁理论，钾箔只需吸收足够的能量就可以逐出电子，若一个要被逐出的电子收集能量的圆形截面的半径约为一个典型原子的半径m，求：电子将被逐出的时间。根据你的计算结果，你认为经典电磁理论在解释光电效应现象时是否合理？谈谈你的看法。

Answer 1

【答案】(1) (2) , , 由于光电效应现象中产生光电子的时间极短，几乎不需时间累积，因此经典电磁理论在解释光电效应现象具有局限性，不合理。

【解析】

（1）由： 可得：

由可得金属的逸出功：

（2）①根据爱因斯坦的光子说：

由质能方程：得光子动量：，得证；

②a.钾箔在垂直入射光方向上的单位面积上的功率：

t时间内钾箔单位面积上吸收的个数：，

光子动量：，

由动量定理：

可得钾箔在垂直于入射光方向上单位面积上受到光的平均作用力：；

b.一个电子在单位时间内吸收的能量：

逐出电子需要的时间为t，需要的能量设为E0，有：

可得：

由于光电效应现象中产生光电子的时间极短，几乎不需时间累积，因此经典电磁理论在解释光电效应现象具有局限性，不合理。