高校物理、光電効果についてです。
一枚目は問2、二枚目は問3です。どちらも同じ問題だと思いますが、一枚目は答えが3、二枚目の答えは写真の解答のようになり、両者共に異なっていました。どちらが正解なのでしょうか?
ベストアンサー
結論から言えばどちらも正解です。
一枚目、二枚目では問題の条件が異なります。
一枚目は光の「強度」が一定、二枚目は光の「量」が一定です。
まず一枚目について。問題文に従えば、光の強度とは光子1個のエネルギーと単位時間あたりKに入射する光子の数の積です。
光子1個のエネルギーは hc/λ で表されますから、波長を短くすればエネルギーは増加します。なので光の強度を一定に保つには、エネルギーの増加分だけ単位時間当たりに入射する光子の量を減らさなければいけません。よって放出される高電子の1個あたりのエネルギーは増加しますが、単位時間あたりの数は減少します。
入射する光子のエネルギーが大きいと、放出される光電子のエネルギーも大きくなりますから、陽極が低電位側の時は電場に逆らって到達する電子の数が波長が長い時より多くなります。・・・A
しかし全体として見るとKから出る光電子の数は減っているので、陽極が高電位側の時は、陽極に到達する光電子の数は波長が長い時より少なくなります。・・・B
以上より正解はA,Bをともに満たす③です。
二枚目。今回は波長が短くなるだけなのでAの要素のみを考えれば良いです。よって答えはそちらの写真のようになります。(光の量は一定なので光電子の数も変化していません)
質問者からのお礼コメント
強度というところに注目していませんでした。大変参考になりました。ありがとうございます!