Question

10．如圖甲所示為研究發(fā)生光電效應(yīng)時通過光電管上的電流隨電壓變化的電路，用頻率為υ的單色光照射陰極K時，能發(fā)生光電效應(yīng)，改變光電管兩端的電壓，測得電流隨電壓變化的圖象如圖乙所示，已知電子的帶電荷量為-e，真空中的光速為c，普朗克常量為h．

①從陰極K逸出光電子的最大初動能E_k=eU_C，陰極K的極限頻率υ₀=v-$\frac{e{U}_{C}}{h}$；
②若用上述單色光照射一群處于基態(tài)的氫原子，恰能使氫原子躍遷到n=4的激發(fā)態(tài)，氫原子處于基態(tài)時的能量E₁=$\frac{16}{15}hv$（已知氫原子n級上的能量E_n與基態(tài)的能量滿足E_n=$\frac{{E}_{1}}{{π}^{2}}$）．

Answer 1

分析 ①根據(jù)圖乙可知遏止電壓，結(jié)合動能定理求出光電子的最大初動能，根據(jù)光電效應(yīng)方程求出陰極K的極限頻率．
②根據(jù)吸收的能量等于兩能級間的能級差，求出氫原子處于基態(tài)的能量．

解答 解：①由圖乙，根據(jù)動能定理可知-eU_C=0-E_k
解得：E_k=eU_C
根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)有：E_k=hυ-W₀
又W₀=hv₀
解得：v₀=v-$\frac{e{U}_{C}}{h}$．
②在原子躍遷過程中，根據(jù)能量守恒定律有：
hv=△E=E₄-E₁=（$\frac{1}{{4}^{2}}$-1）E
解得：E₁=$\frac{16}{15}hv$．
故答案為：①eU_C，v-$\frac{e{U}_{C}}{h}$；②$\frac{16}{15}hv$

點評 本題考查了光電效應(yīng)和能級躍遷的綜合運用，知道光電子最大初動能與遏止電壓的關(guān)系，掌握光電效應(yīng)方程，明確能級躍遷輻射或吸收的能量等于兩能級間的能級差即可輕松解答．