【演習】光電効果

物理【原子】第1講『光電効果』の講義内容に関連する演習問題です。 講義編を未読の方は問題を解く前にご一読ください。

光電効果金属に光を照射すると電子が飛び出すことが知られており，これを光電効果といいます。この光電効果こそ，19世紀末の物理学者たちを悩ませた大問題なのです！...

問題

[Level.1]
負に帯電した箔検電器の金属板に紫外線を照射したところ，箔は徐々に閉じた。 この理由を説明せよ。

[Level.2]
金属に光を当てただけでは，必ずしも光電効果は起こらない。 光電効果が起こるために光が満たすべき条件は何か。

[Level.3]
光を波と考えた場合，光電効果の実験結果と矛盾が生じる。 例を1つ挙げて説明せよ。

この下に答えを載せていますが，まずは自力で考えてみましょう。

答え

[Level.1]
光電効果によって箔検電器にあった電子が光電子として飛び出し，帯電量が減るため

[Level.2]
光の振動数が限界振動数を超えていること

[Level.3]
例：光が波として作用するならば，光を強くすると光電子の運動エネルギーも大きくなるはずだが，実際はそうならない