Question

16．为了解释光电效应现象，爱因斯坦提出了“光子”的概念，并给出了光电效应方程．但这一观点一度受到质疑，密立根通过下述实验来验证其理论的正确性，实验电路如图1所示．
（1）为了测量遏止电压U₀ 与入射光频率的关系，实验中双刀双掷开关应向下闭合．（填“上”或“下”）
（2）如果实验所得U₀-v图象如图2所示，其中U₁、v₁、v₀为已知量，元电荷带电量为e，那么：
①只需将$\frac{e{U}_{1}}{{v}_{1}-{v}_{0}}$与普朗克常量h进行比较，若在误差许可的范围内二者相等，则证明“光电效应方程”是正确的．
②该实验所用光电管的K极材料的逸出功为$\frac{e{U}_{1}}{{v}_{1}-{v}_{0}}•{v}_{0}$．

Answer 1

分析 （1）测量遏止电压需要将阴极K接电源的正极，由此判断即可．
（2）根据光电效应方程得出遏止电压与入射光频率的关系，通过图线的斜率求出普朗克常量．遏止电压为零时，入射光的频率等于截止频率．

解答 解：（1）测量遏止电压需要将阴极K接电源的正极，可知实验中双刀双掷开关应向 下闭合．
（2）①根据爱因斯坦光电效应方程：
E_k=hv-W₀
由动能定理：eU=E_k得：
U₁=$\frac{h}{e}$v₁-$\frac{h}{e}$v₀，
结合图象知：k=$\frac{h}{e}$=$\frac{{U}_{1}}{{v}_{1}-{v}_{0}}$；
解得，普朗克常量：h=$\frac{e{U}_{1}}{{v}_{1}-{v}_{0}}$，
②截止频率为v₀，则该金属的逸出功：W₀=hv₀=$\frac{e{U}_{1}}{{v}_{1}-{v}_{0}}•{v}_{0}$；
故答案为：（1）下；（2）①$\frac{e{U}_{1}}{{v}_{1}-{v}_{0}}$；②$\frac{e{U}_{1}}{{v}_{1}-{v}_{0}}•{v}_{0}$．

点评 解决本题的关键掌握光电效应方程，对于图象问题，关键得出物理量之间的关系式，结合图线的斜率或截距进行求解，解决本题的关键掌握光电效应方程以及最大初动能与遏止电压的关系．