光电效应是物理学中的一个重要现象，它揭示了光的粒子性。在解答与光电效应相关的计算题时，理解其基本原理和计算方法至关重要。以下将详细介绍光电效应的计算题解答技巧，并通过实例进行说明。
光电效应基本原理
光电效应是指当光照射到金属表面时，金属表面会发射出电子的现象。这一现象由爱因斯坦在1905年提出，他认为光是由一个个能量为 ( E = hf )（其中 ( h ) 为普朗克常数，( f ) 为光的频率）的粒子（光子）组成的。
光电效应方程
光电效应的基本方程为： [ E_k = hf - \phi ] 其中：
- ( E_k ) 为光电子的最大动能
- ( h ) 为普朗克常数，约为 ( 6.626 \times 10^{-34} ) 焦·秒
- ( f ) 为入射光的频率
- ( \phi ) 为金属的逸出功
逸出功
逸出功是指将一个电子从金属中完全逸出所需的能量，它取决于金属的性质。
解答技巧
步骤一：确定已知量和未知量
在解答光电效应的计算题时，首先需要明确题目中给出的已知量和需要求解的未知量。
步骤二：选择合适的公式
根据已知量和未知量，选择合适的公式进行计算。在光电效应中，常用的公式是光电效应方程。
步骤三：代入数值并计算
将已知量代入公式，进行计算。注意单位的一致性，确保计算结果的准确性。
步骤四：检查结果
计算完成后，检查结果是否符合物理意义。例如，光电子的最大动能应为正值。
实例分析
实例一：计算光电子的最大动能
已知：
- 入射光的频率 ( f = 5.0 \times 10^{14} ) 赫兹
- 金属的逸出功 ( \phi = 2.0 ) 电子伏特
求：光电子的最大动能 ( E_k )
解答：
计算入射光的能量 ( E = hf ) [ E = (6.626 \times 10^{-34} \text{ 焦·秒}) \times (5.0 \times 10^{14} \text{ 赫兹}) ] [ E = 3.313 \times 10^{-19} \text{ 焦耳} ]
将能量转换为电子伏特 [ E = \frac{3.313 \times 10^{-19} \text{ 焦耳}}{1.602 \times 10^{-19} \text{ 焦耳/电子伏特}} ] [ E = 2.062 \text{ 电子伏特} ]
代入光电效应方程计算光电子的最大动能 [ E_k = 2.062 \text{ 电子伏特} - 2.0 \text{ 电子伏特} ] [ E_k = 0.062 \text{ 电子伏特} ]
因此，光电子的最大动能为 0.062 电子伏特。
实例二：计算入射光的频率
已知：
- 光电子的最大动能 ( E_k = 0.5 ) 电子伏特
- 金属的逸出功 ( \phi = 2.0 ) 电子伏特
求：入射光的频率 ( f )
解答：
代入光电效应方程 [ E_k = hf - \phi ] [ 0.5 \text{ 电子伏特} = h \times f - 2.0 \text{ 电子伏特} ]
解方程求 ( f ) [ f = \frac{0.5 \text{ 电子伏特} + 2.0 \text{ 电子伏特}}{h} ] [ f = \frac{2.5 \text{ 电子伏特}}{6.626 \times 10^{-34} \text{ 焦·秒}} ] [ f = 3.77 \times 10^{14} \text{ 赫兹} ]
因此，入射光的频率为 ( 3.77 \times 10^{14} ) 赫兹。
通过以上实例，我们可以看到，解答光电效应的计算题需要掌握基本原理和计算方法。在实际解题过程中，注意单位的一致性和结果的合理性，才能得到正确的答案。