センター2016物理第６問「光電効果と光の粒子性」

確かに理解するのが難しいね。問題自体は難しくはないんだけど、苦手な人が多いのは確かだね。問題文にいきなり出てくる「光電効果」って知ってる？

その通り！光が粒だと考えないと説明できない現象が、この光電効果なんだ。だから最初の空欄は「粒子性」だね。

次の空欄は電子が得るエネルギーがなのか、なのかという選択肢だね。

すばらしい！その通りだね。光速をとすると、だから、振動数と波長は反比例の関係だからだね。まぁそういうわけで、が正しいね。最後の空欄はどう？

簡単に言うと、「電子は、光からのエネルギーを受け取った結果、金属から飛び出して、運動する」っていう感じで考えてみるとどう？

仕事関数って、電子が金属から飛び出すための最小のエネルギーなんだよね。つまり、なので、はこれ以上小さくならないということで、は最大値ということになるんだ。

詳しいことは教科書などを見て欲しいんだけど、簡単にポイントだけ説明するね。電極bに光が当たると、さっきの光電効果により電子が飛び出すんだよね。で、電極aが正極だと電極bから飛び出した電子は電極aにたどり着くんだけど、電極aが負極でもたどり着くことがあるんだ。

そうなんだよ。負極にたどり着くくらい大きな運動エネルギーを持っているっていうことなんだけどね。それがグラフの左側部分だね。

最初に考えるのは、電位差を電気量の電荷を移動させるのに必要な仕事はいくらになるかな？

センスが良いね。正解だ！ということは、今は電位差がで、電気量はなので、たどり着くのに必要な仕事はになるんだ。

一方、電極bを飛び出した電子の運動エネルギーはだから、このエネルギーがよりも大きければ、電極aにたどり着くんだ。

ただ、問１の最後の空欄にあるように、運動エネルギーには最大値があるんだよね。この最大の運動エネルギーで、ぎりぎりたどり着く電位差がなんだな。

ここまで理解できれば、もう大丈夫。最大の運動エネルギー＝とすればいいね。

正解だ。答えは⑧だね。

さっき、振動数が出てきたね。

なかなかいい感じだね。じゃあ、グラフはどうなるかな？

ということは？

その通り。

今、光は粒だと考えているんだね。その光の粒を光子といって、光子の数が多いと、光子にぶつかって飛び出す電子の数も増えるよね。

電子の数が増えるとどうなるかな?

その通り。じゃあ、今の問題だと?

そういうことだね。答えは④だ。