Question

请教一道物理题紧急谢谢

答案中说【反向电压U和频率一定时,发生光电效应产生的光电子数与光强成正比,则单位时间到达阴极A的光电子数与光强也成正比,故光电流i与光强I成正比】为什么？请问C为什么对？谢谢

Answer 1

光强越大，说明光子数越多。进而产生的光电子就越多。当反向电压一定时，场强一定，所有电子的运动状态都是一样的，所以电流大小只取决于单位时间内电量的大小，也就是光电子的多少。

对于C选项，由于光电效应产生的光电子的运动方向不一定是全向着A端，也就是说不同光电子在电场方向上的初速度是不同的。那么随着反向电压的增大，会就有一部分电子不会到达阳极A端，这一部分电子可能会流失，也可能会回到阴极K。当频率一定时，光电子的最大初速度也是确定的，当到达反向电压到达一定的数值后，可以使速度最大的光电子也无法到达阳极，此时就不会有光电流产生。

追问

A为什么成正比？

追答

当频率一定时，光电子的初速度的分布范围就基本上确定了。当光强越来越强时，只是光电子数目变大，不同初速度的光电子在全部光电子中的比例没有变化。反向电压一定时，只有超过某些初速度的光电子才能到阴极。
举个例子。
在某一频率、某一光强下，激发出了100个光电子，由于有反向电压的存在，假设只有50个电子可以到阴极。如果光强变大了，激发出了500个光电子，能够到达阴极的，还是总量的一半（250个）。比例一定，所以就成正比了。

光电效应中，是光子与电子碰撞，然后使电子以光电子的形式，以一定的初速度运动。由于碰撞过程中，不同的位置、不同的角度，使光电子的初速度与方向都是不同的。而当光子的能量（频率）一定时，这个初速度的分布就是稳定的。大于某一初速度的光电子所占的比例是一定的，这也就是A选项中的那个斜率。

追问

C题目说频率相同，那初速度不是相同的吗？

追答

C选项频率不变，是指各种电子的初速度分布不变，具有最大速度的光电子的速度是一定的。并不是所有光电子的初速度都相同。
频率不变，就是入射光子的动能不变，这些光子撞击到阴极的时候，有些光子的能量被电子全部吸收，这些光电子的速度就大。也是具有最大速度的光电子。有些光子的能量只有部分被电子吸收，这些光电子的初速度就小。
随着反向电压的变大，越来越多的电子无法到达阳极，因此当电压到达一定值时，具有最大初速度的光子也不能到达阳极，光电流就为0了。