Question

利用光子说对光电效应的解释，下列说法正确的是（　　）

• A、金属表面的一个电子只能吸收一个光子
• B、电子吸收光子后一定能从金属表面逸出，成为光电子
• C、金属表面的一个电子吸收若干个光子，积累了足够的能量才能从金属表面逸出
• D、无论光子能量大小如何，电子吸收光子并积累了能量后，总能逸出成为光电子

Answer 1

分析：光照射到金属上，引起物质的电性质发生变化．这类光变致电的现象被人们统称为光电效应（Photoelectric effect）．光电效应分为光电子发射、光电效应和阻挡层光电效应，又称光生伏特效应．前一种现象发生在物体表面，又称外光电效应．后两种现象发生在物体内部，称为内光电效应．　赫兹于1887年发现光电效应，爱因斯坦第一个成功的解释了光电效应（金属表面在光辐照作用下发射电子的效应，发射出来的电子叫做光电子．光波长小于某一临界值时方能发射电子，即极限波长，对应的光的频率叫做极限频率．临界值取决于金属材料，而发射电子的能量取决于光的波长而与光强度无关，这一点无法用光的波动性解释．还有一点与光的波动性相矛盾，即光电效应的瞬时性，按波动性理论，如果入射光较弱，照射的时间要长一些，金属中的电子才能积累住足够的能量，飞出金属表面．可事实是，只要光的频率高于金属的极限频率，光的亮度无论强弱，光子的产生都几乎是瞬时的，不超过十的负九次方秒．正确的解释是光必定是由与波长有关的严格规定的能量单位（即光子或光量子所组成．
通过大量的实验总结出光电效应具有如下实验规律：1．每一种金属在产生光电效应时都存在一极限频率（或称截止频率），即照射光的频率不能低于某一临界值．相应的波长被称做极限波长（或称红限波长）．当入射光的频率低于极限频率时，无论多强的光都无法使电子逸出． 2．光电效应中产生的光电子的速度与光的频率有关，而与光强无关． 3．光电效应的瞬时性．实验发现，即几乎在照到金属时立即产生光电流．响应时间不超过十的负九次方秒（1ns）． 4．入射光的强度只影响光电流的强弱，即只影响在单位时间单位面积内逸出的光电子数目．在光颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大，即一定颜色的光，入射光越强，一定时间内发射的电子数目越多

解答：解：A、根据光电效应的规律，金属表面的一个电子一次只能吸收一个光子．故A正确；
B、每一种金属在产生光电效应时都存在一极限频率（或称截止频率），即照射光的频率不能低于某一临界值，当电子吸收的光子的能量大于逸出功时，电子才能能从金属表面逸出，成为光电子．故B错误；
C、D、波动性理论，如果入射光较弱，照射的时间要长一些，金属中的电子才能积累住足够的能量，飞出金属表面．可事实是，只要光的频率高于金属的极限频率，光的亮度无论强弱，光子的产生都几乎是瞬时的，不超过十的负九次方秒．光的频率低于极限频率时，无论多强的光，照射的时间多长都无法使电子逸出．故CD错误．
故选：A

点评：本题考查光电效应的规律和特点，我们一定要熟记光电效应的现象和遵循的规律，只有这样我们才能顺利解决此类问题．