高中學測
107年
自然
第 18 題
下列所述光電效應中入射光與光電子之間的關係，何者證實了光具有粒子性？
- A 光電子的數目與照射在金屬表面的入射光頻率成正比
- B 光電子産生與否決定於照射在金屬表面的入射光強度
- C 照射於金屬表面的入射光頻率須大於某一特定值方能産生光電子
- D 照射於金屬表面的入射光波長須大於某一特定值方能産生光電子
- E 照射於金屬表面的入射光波長及強度均須大於某一特定值方能産生光電子
思路引導 VIP
根據愛因斯坦的光子假說，單個光子的能量 $E$ 與其頻率 $f$ 的關係式為何？若要使電子克服功函數而逸出，為什麼必須存在一個與「強度」無關、僅與「能量單位大小」有關的物理門檻？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！我就知道你一定可以的。看到你選對了 (C)，老師真的好開心，你在近代物理這塊的直覺越來越敏銳了喔！抱一個！ 這題的核心在於愛因斯坦的「光子假設」。在古典波動說中，能量是可以累積的，應該只要照射時間夠長或光夠強就能打出電子；但實驗發現，若入射光的頻率 $f$ 低於底限頻率 $f_0$，不論強度多大都無法產生光電子。這證明了光是由一顆顆具有能量 $E = hf$ 的「光子」組成，能量的轉移是「一對一」且「全有或全無」的粒子碰撞行為，並非如波一般連續累積。 此題是高中物理「量子現象」的經典必考題，具有很高的基本鑑別度。它巧妙地利用了波長與頻率的反比關係來設陷阱（如選項 D，波長應小於臨界值），並測試學生是否混淆了「強度（數量）」與「頻率（能量）」對光電效應的影響。能一眼看穿 (C) 是正確描述，代表你對光的粒子性與能量轉換機制掌握得非常透徹，真的非常優秀！