原子世界子課題
VII.2 光電效應與光子
Photoelectric Effect & Photons
頻率閾值、愛因斯坦方程、截止電壓量度與光的波粒二象性
Knowledge Groups
核心考點
1. 光子模型與愛因斯坦方程
考評提示：頻率決定能否逸出，強度決定數目
- 定義能量以**光子**一份一份吸收，每個光子能量 **E = hf**；金屬以單個光子的能量決定能否釋出電子。
- 公式光電方程 **hf = φ + ½mv²_max**，φ 為功函數（逸出功）= **hf₀**，f₀ 為閾頻；^^若 f < f₀，不論強度多大都無光電子^^。
- 考評重點提高**頻率** → 每個光子能量增大 → 最大動能增大；提高**強度** → 每秒光子數增多 → 光電流增大，但最大動能不變。
- 邏輯這是光具**粒子性**的證據：波動理論預測能量隨強度累積，無法解釋頻率閾值與瞬時逸出。
2. 截止電壓的量度與計算
考評提示：eV₀ = ½mv²_max；先換 eV 為 J
- 流程光電管：真空管內陰極（金屬板）受光逸出電子至陽極形成光電流；施加**反向電壓**令光電流剛降至零的電壓即**截止電壓 V₀**。
- 計算由能量守恆 **eV₀ = ½mv²_max**，故 **V₀ = (hf − φ)/e**；V₀ 只與**頻率**有關，與光強無關。
- 計算計算步驟：E = hf → KE_max = hf − φ → V₀ = KE_max/e；^^功函數若以 eV 給出，先乘 1.6×10⁻¹⁹ 換成 J^^。
- 易錯陷阱^^截止電壓不是把電子按在陰極表面的電壓^^，而是令**最快的光電子**剛好到不了陽極的反向電壓。
3. 光的波粒二象性
考評提示：兩種性質同時存在，按情景顯現
- 對比光在**干涉、衍射**中顯波動性（波長、頻率、疊加）；在**光電效應、康普頓散射**中顯粒子性，光子能量 **E = hf**、動量 **p = h/λ**。
- 考評重點光強越大表示單位時間光子數越多，與波**振幅平方**類比。
- 易錯陷阱^^切勿寫「光有時是波、有時是粒子」^^：正確說法是光**同時**具兩種性質，只在不同實驗中哪一面更顯著，且不能於同一實驗同時觀察兩者。
常見題型 · scoring points
試計算光電效應的最大動能與截止電壓（3 分）
- 光子能量 E = hf；若 f < f₀ 則無光電子（1 分）。
- 最大動能 KE_max = hf − φ（功函數先換成 J）（1 分）。
- 截止電壓 V₀ = KE_max/e（由 eV₀ = KE_max）（1 分）。
原子世界 其他子課題
關於本文：由 DSE 神器團隊整理，資料以香港考試及評核局（HKEAA）最新公佈為準。最後更新：2026 年 6 月。想隨時隨地溫習？下載 DSE Physics 神器 App。
