5-1~5-2量子論與光電效應

根據光量子論，吸收太陽光效率極佳的太陽能電池，當其吸收太陽光的一個紫外線光子比吸收一個紅外線光子產生的電子數目，相較為何？（假設兩種光子的能量都比金屬板的功函數大）　

• 多

• 少

• 相等

• 視光子本身種類而定

• 視吸收強度而定

下列有關光電效應現象的敘述，何者正確？　

• 光電子的動能與入射光的強度成正比　

• 無論入射光頻率多少，光強度愈強，愈容易產生光電子　

• 入射光之頻率高於底限頻率時，縱然光強度微小，亦可能產生光電子而引起光電流

• 入射光波長愈長，光電子的最大動能愈大

• 光子能量被電子吸收後，完全變成電子的動能　

恆星表面近似黑體。依據黑體輻射，任何有溫度的物體都會自行放射各種不同波長的電磁波，其輻射強度與波長、表面溫度的關係如圖所示。波長400～700奈米屬於可見光，且表面溫度愈高的物體，輻射強度最強波段的電磁波愈趨近短波。根據以上敘述與圖，判斷以下選項何者錯誤？

• 如果恆星表面溫度為3000K，則強度最強波段的波長比700奈米長

• 我們看到的月光都是反射自太陽光，但月球本身也會放射其他波段的電磁波

• 在完全沒有任何燈源的暗室內，可以透過紅外光攝影機拍攝到裡面的人

• 太陽的表面溫度接近6000K，及某顆表面溫度高達16000K的恆星，兩者皆可放射可見光

• 表面溫度8000K的恆星，只放射波長400奈米的電磁波

有關「量子論」和「光量子論」的比較，下列何者錯誤？

• 前者為普朗克提出、後者為愛因斯坦提出

• 兩者皆認為光在被吸收或放射時具有量子性

• 前者可解釋光電效應、後者可解釋黑體輻射現象　

• 後者係受前者所啟發　

• 兩者內涵皆有別於古典電磁波理論　

1905年愛因斯坦提出光子論，每個光子的能量由E = hf決定，其中h為普朗克常數、f為電磁波的頻率。由此可知頻率愈大的電磁波，其光子能量愈大。今定義光強度為單位時間內通過單位面積的光子數，再乘以每個光子的能量。根據此定義，試比較相同光強度的紫外線、紫光、紅外線、紅光和X射線，哪一種電磁波在單位時間內通過單位面積的光子數目最多？進階題

• 紫外線

• 紫光

• 紅外線

• 紅光

• X射線

普朗克的假設可由能階的概念來理解。根據量子力學，只有在某些特定能量，系統方能穩定存在，這一系列像階梯狀的能量，稱為該系統的能階。下列關於能階的敘述，何者正確？(應選2項)

• 能階的概念，由愛因斯坦首先提出

• 能階間的能量是不連續的

• 能階的觀念僅適用於熱輻射，不適用於光

• 每一能階的能量是固定的，但能量還是可以交換，只是能量變化是不連續的

• 每一能階的能量是固定的，所以能量不能交換

如圖所示光電效應實驗，發現用一定頻率的A單色光照射光電材料－鋅板，發現鄰側的驗電器金屬箔片會張開，而用另一頻率的B單色光照射時金屬箔片則不張開，下列各項敘述何者正確？

• A光的波長、頻率、光速等均大於B光

• 同時採用兩組B光照射鋅板，金屬箔片就可以張開

• 帶負電的光電子經導線由鋅板移至驗電器的金屬箔片

• 帶正電的光電子經導線由鋅板移至驗電器的金屬箔片

• 驗電器的金屬箔片張開是因為鋅板帶正電

如圖所示，以太陽光入射三稜鏡後，在屏幕上A、B間呈現一連續光譜，測量得知該光譜的波長範圍是4000埃（紫光）〜7000埃（紅光）。

今取一片金屬板（底限波長為6000埃）置放在屏幕處，則下列各項敘述何者正確？進階題

• 靠近A區域部分有電子逸出

• 靠近B區域部分有電子逸出

• 整個區域均有電子逸出

• 整個區域均沒有電子逸出

• 光譜的資料不足，無法判斷

小雷分別以不同的光照射某金屬表面。當照射光為4單位強度的藍光時，仍然無法產生光電流。試問下列哪一種照射光才有可能產生光電流？

• 6單位強度的綠光

• 5單位強度的藍光

• 4單位強度的黃光

• 3單位強度的紅光

• 1單位強度的紫光

在光電效應中，欲增加打出光電子的最大動能，應該如何操作？

• 增加入射光的強度

• 增加入射光子的數目

• 選用能量較小的光子

• 選用頻率較低的光子

• 選用波長較短的光子