光電效應問題是高考的重點，在近幾年的高考中頻頻出現(xiàn)，而且光電效應問題抽象，學生難以理解。

一、光的頻率線

1.光電效應產生的條件

光子的能量hν與光的頻率ν相對應，能否發(fā)生光電效應是看照射金屬的光的頻率是否大于或等于這種金屬的極限頻率ν0，如果入射光的頻率ν大于或等于該金屬的極限頻率ν0，則就能產生光電效應。

2.求解光電子的最大初動能

依據(jù)愛因斯坦的“光子說”，金屬中的每一個電子只能吸收入射光的一個光子的能量，且無積累過程。電子能否成為光電子，就看電子所吸收的光子的能量的大小了，如果電子吸收的光子的能量足以克服原子核對電子的引力所做的功W，則電子就能成為光電子，多余的能量將轉化為光電子的動能，公式為(1/2)mv2=hν-W。

從上述公式看，對同一頻率的光照射同一種金屬，光電子的最大初動能隨W的增大而減小，隨W的減小而增大。如果W最小，對金屬的電子而言，應是金屬表面的電子在吸收光子的能量之后從金屬表面上直接逸出，此時的光電子具有最大初動能。因此最大初動能公式也為(1/2)mv2=hν-W。

3.求解極限頻率ν0

光照射金屬，金屬表面的電子吸收光子的能量，然后利用此能量來克服原子核對電子所做的功，此功即為逸出功，即公式(1/2)mv2=hν-W中的W。據(jù)公式可知:當入射光的光子的能量hν恰巧等于金屬的逸出功，即恰巧使金屬發(fā)生光電效應時，光電子的最大初動能為零，此時有W=hν0。

換句話說，如果光的頻率大于ν0能發(fā)生光電效應，光的頻率等于ν0恰能發(fā)生光電效應，光的頻率小于ν0就不能發(fā)生光電效應。顯然ν0為極限頻率，極限頻率的大小為ν0=W/h。

以上三種情況只要知道光的頻率就可以了，因為所有這些情況皆與光的強度無關，是單個光子的效應。

二、光的強度線

1.關于光強

光強是單位時間內通過垂直于光的傳播方向上單位面積的能量，其計算公式為I=nhν，其中n為單位時間內通過垂直于光的傳播方向上單位面積的光子數(shù)。

顯然，光的強度的大小與n有關，即I與n成正比，光強增大就意味著增加了單位時間內通過垂直于光的傳播方向上單位面積的光子數(shù)。

2.關于單位時間內的光電子數(shù)

光強增大，照射到金屬上的單位時間內的光子數(shù)增多，而一個電子成為光電子只吸收一個光子的能量。也就是說，光強增大時，單位時間內逸出的光電子數(shù)增加。

如果用N′表示單位時間內入射到金屬上的光子數(shù)，用N表示單位時間內逸出金屬的光電子數(shù)，則必有:I∝n，N′∝n，N∝N′，即N∝I，也就是說單位時間內從金屬上逸出的光電子數(shù)與光的強度成正比。

3.關于光電流強度

如圖1所示，入射光照在陰極上，能發(fā)生光電效應，有光電子逸出，但逸出的光電子的方向是多向的，只有打在對陰極上的光電子才參與導電，形成光電流，即單位時間內從金屬上逸出的光電子數(shù)與單位時間內參與導電形成光電流的光電子數(shù)之間還有一段差值，也就是說從金屬上逸出的光電子不一定都參與導電形成光電流。

圖1

但形成光電流的光電子數(shù)與逸出金屬表面的光電子數(shù)成正比，而光電流又與參與導電的光電子數(shù)成正比，所以光電流強度與光的強度成正比。

以上討論中后兩種情況由光的強度決定，它是由單位時間內能引起光電效應的光子數(shù)決定的整體效應。