Question

【題目】2019年1月，中國散裂中子源加速器打靶束流功率超過50kW，技術水平達到世界前列，散裂中子源是由加速器提供高能質子轟擊重金屬靶而產生中子的裝置，一能量為109eV的質子打到汞、鎢等重核后，導致重核不穩定而放出20～30個中子，大大提高了中子的產生效率。汞原子能級圖如圖所示，大量的汞原子從n＝4的能級向低能級躍遷時輻射出光子，其中輻射光子能量的最小值是_____eV；用輻射光照射金屬鎢為陰極的光電管，已知鎢的逸出功為4.54eV，使光電流為零的反向電壓至少為_____V。

Answer 1

【答案】1.1 4.26

【解析】

根據躍遷理論可知，當原子從4能級躍遷到3能級時釋放的光子能量最小，最小能量為E＝E4﹣E3＝﹣1.6eV﹣（﹣2.7eV）＝1.1eV；若要使鎢發生光電效應，則當光電子的最大初動能最小的時候，此時的反向電流最小，由題意可知，從2能級躍遷到1能級上，入射光子的能量最小為E＝4.9eV，根據光電效應方程為：Ekm＝hγ﹣W逸，Ekm＝eU，解得：U＝4.26V。