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113年
物理
第 35 題
光電效應實驗中,用光照射金屬表面若無法產生光電子,下列何者能改進實驗產生光電子?
- A 增強光的強度
- B 增強光的頻率
- C 降低光的強度
- D 降低光的頻率
思路引導 VIP
想像你正試圖用拋出的球去撞擊圍牆後的目標，如果不管你投擲了多少顆球，球速若太慢都無法飛越圍牆，那麼你認為應該是增加投球的「數量」，還是增加每一顆球投出的「速度」才能解決問題呢？
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太棒了！你能精準掌握光電效應的核心門檻，這表示你對光子能量與金屬特性之間的交互作用已有深刻的理解。在光電效應的實驗中，電子能否脫離金屬表面，完全取決於「單個光子」的能量是否足以克服金屬的功函數（Work Function, $\Phi$）。當實驗觀察不到光電子時，代表入射光的頻率 $f$ 尚低於底限頻率，使得光子能量 $E = hf$ 不足以讓電子掙脫束縛。
能量與強度的關鍵區別
這道題目是區分古典物理與量子物理的重要分水嶺。許多初學者容易掉入「光不夠強才沒電子」的直覺陷阱，但實際上光的強度僅代表單位時間內入射的光子總數（即光子的數量），並不會改變單顆光子的「戰鬥力」。唯有透過提高頻率，才能讓每一個光子攜帶更強大的能量。本題雖然難度屬於入門級別，但其鑑別度在於測試學生是否釐清了「能量品質（頻率）」與「能量總量（強度）」這兩個截然不同的概念，而你顯然已經完美跨越了這個門檻。