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毕业即失业、做家教糊口的爱因斯坦 附:光电效应考点

 赵数理 2023-04-13 发布于上海
我断言,如果在全世界调查“谁是知名度最高的世界名人”,爱因斯坦必能列前二十;如果改成“谁是知名度最高的科学家”,爱因斯坦必列前三,且很可能是第一。


突然觉得爱因斯坦很像现在我国的一些流量明星,经常见到他的名字,但不知道他到底干了什么。与流量明星确实没有什么经典作品不同,爱因斯坦做出的事情恰恰非常经典,以至于超过了绝大多数人的理解能力,哪怕百年之后的今天,能理解爱因斯坦贡献的人仍非常之少。


爱因斯坦最出名的理论是相对论,但他获得诺贝尔奖却不是因为相对论,而是因为光电效应(光电效应是高中物理的重要考点之一,文后附本考点的知识和例题)。原因就是,当时负责颁发诺奖的人也不理解相对论,且当时难以证明真假,但考虑到爱因斯坦巨大的科学声望,必须给他颁奖,于是以光电效应为理由给了他诺奖。

然而,伟大的爱因斯坦,大学毕业即失业了。
19006月,21岁的爱因斯坦从瑞士苏黎世理工学院毕业。在校读书期间,他常常逃课,觉得很多课没有意义。这为他自己做研究争取了大量时间。但是,也因为他大学时期没有好好学数学,导致后期推导广义相对论时数学短板严重,不得不找好友格罗斯曼等帮忙。
因为爱因斯坦在校期间的考试成绩一般,数学物理稍好一些,外语等文科差得很,且经常翘课,因此没有得到一封好的推荐信,没有找到合适的工作。他给海投了很多简历给欧洲各大学,希望获得一份助教的工作,然后没有得到任何答复。
为了养活自己(还有他的女朋友),爱因斯坦暂时放弃了寻找大学教职,选择去一些专科学校和私立中学做兼职老师,勉强糊口,业余的空闲时间继续研究自己感兴趣的物理学问题。屋漏偏逢连夜雨,此时穷困落破的爱因斯坦和女朋友未婚先孕了。
想一想,一个二十二岁的青年,没有正式工作,没结婚女朋友怀孕了,胸怀乾坤(这不是修辞,人家是真的胸怀乾坤)却每天为第二天的面包发愁。如果放今天,肯定被定义为“没出息还好高骛远的不良青年”。
窘迫的生活度日如年。
大约过了两年,爱因斯坦硬着头皮找到好友格罗斯曼帮忙,格罗斯曼的父亲帮助爱因斯坦找到了专利局的工作。(关系还是得托的)
恭喜旷世的爱因斯坦成为了一名基层公务员。
1902年爱因斯坦成为了专业局职员,业余时间做科学研究。但工资仍较少,他继续给人家做家教补贴家用,甚至曾经在报纸上等广告找家教,“我是一名天才的青年物理学家,有需要物理学家教的可联系我”之类的。
厚积薄发。
一鸣惊人。
1905年,完整的狭义相对论横空出世,惊呆了一众科学家。从此,爱因斯坦成为聪明、智慧、科学的代名词。

经常听到刚毕业的大学生自嘲“毕业即失业”。
社会各界也会给毕业即失业的大学生抛来冷嘲热讽。
其实完全没有必要,爱因斯坦就是最有力量的榜样。
要坚信,一个心怀未来、积极思考、勇于追求的人,窘迫是暂时了,未来是光明的。
 
好友大黑箱子,大学毕业后在油田工作了三年,为祖国的石油事业奉献了三年青春。可是,由于工作和个人、家庭等原因,不得不离开油田。然而,油田的工作经验可迁移性太差,这三年经验并不能帮助他在家乡找到合适的工作。
为未来惆怅的黑箱子,边做兼职边认真思考,自己的人生究竟要走向何方。
思量良久,决心考研。
半年之后,朋友圈里见到他发了一张照片,赫然写着“中科院广州地球化学研究所”。
恭喜大黑箱子。

或许,我们的人生总是会不时陷入低谷。能否保持向上的姿态,决定了能否从低谷中走出,以及走出低谷所用的时间。如果一蹶不振,那就真的一蹶不振了。
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 附:高考考点 《光电效应》
耐心把下文仔细读完,以后再考到光电效应,几乎都会。

 

 
(1)照射到金属表面的光,能使金属中的电子从表面逸出,这种现象称为光电效应.
光电效应是金属中的自由电子吸收了光子的能量后,其动能大到足以克服金属离子的引力而逃逸出金属表面,成为光电子.
 2)用如上图所示的电路研究光电效应中光电流与照射光的关系
   ①存在饱和电流. 在光照条件不变的情况下,随着所加电压增大,光电流趋于一个饱和值. 实验还表明,入射光越强,饱和电流越大,这说明入射光越强,单位时间内发射的光电子数越多.赵老师口语化解释:光照激发出电子,而上图电路中左侧极板是电容器的正极板,因此电容器的电场方向向右,因此激发出的电子受力向左。因此,当电压足够大的时候,就可以把激发出的所有电子都吸引到正极板,此时就达到了“饱和电流”,即使再加大电压,电流也不会再增大了
   ②存在遏止电压和截止频率.
 施加反向电压,在光电管两极间形成使电子减速的电场,使光电流减小到零的反向电压
称为遏止电压. 设光电子的初速度上限为,则.(赵老师口语化解释:将上图中的电源改变正负极方向,导致电容器左极板是负极板,电场方向向左,则激发出来的电子会受到向右的电场力,因此会有一部分电子不能到达左极板。当这个反向电压继续增大,当达到某个值时,所有的光电子都不能达到左极板了,电路中不再有电流,这个电压值成为遏止电压
对一定的金属来说,逸出功是一定的.照射光的频率越大,光子的能量越大,从金属中逸出的光电子的初动能就越大。当入射光的频率减小到某一数值时,不再产生光电子,则称为截止频率或极限频率.实验表明,当入射光的频率低于截止频率时不能发生光电效应;不同金属的截止频率不同.赵老师口语化解释:能否发生光电效应,取决于光的频率是否达到该金属的截止频率,而与光强无关。在达到截止频率的前提下,光强越强则电流越大。而频率越高,光电子的最大初动能越大
   ③效应具有瞬时性. 光电效应几乎是瞬时的,即几乎在光照射到金属时就产生光电流.
 3)爱因斯坦光电效应方程
   ①光子说:光本身是由一个个不可分割的能量子组成的,频率为的光的能量子为
,h为普朗克常量,其值为,这些能量子称光子.
   ②爱因斯坦光电效应方程
在光电效应中,金属中的电子吸收一个光子获得的能量是,这些能量的一部分用来克服金属的逸出功,剩下的表现为逸出后电子的初动能,即,式中
可见,光电效应的截止频率;光电子的最大初动能与入射光的强度无关,只随着入射光频率的增大而增大.
 
高考真题举例:
2016·全国新课标Ⅰ卷】现用某一光电管进行光电效应实验,当用某一频率的光入射时,有光电流产生。下列说法正确的是
A.保持入射光的频率不变,入射光的光强变大,饱和光电流变大
B.入射光的频率变高,饱和光电流变大
C.入射光的频率变高,光电子的最大初动能变大
D.保持入射光的光强不变,不断减小入射光的频率,始终有光电流产生
E.遏止电压的大小与入射光的频率有关,与入射光的光强无关
【答案】ACE
2017·新课标Ⅲ卷】在光电效应实验中,分别用频率为νaνb的单色光ab照射到同种金属上,测得相应的遏止电压分别为UaUb、光电子的最大初动能分别为EkaEkbh为普朗克常量。下列说法正确的是
A.若νa>νb,则一定有Ua<Ub
B.若νa>νb,则一定有Eka>Ekb
C.若Ua<Ub,则一定有Eka<Ekb
D.若νa>νb,则一定有aEka>bEkb
【答案】BC
 
2018·江苏卷】光电效应实验中,用波长为的单色光A照射某金属板时,刚好有光电子从金属表面逸出.当波长为的单色光B照射该金属板时,光电子的最大初动能为      AB两种光子的动量之比为      (已知普朗克常量为h、光速为c
【答案】  1:2
解析:光速等于波长和频率的乘积,光子的能量等于普朗克常数与频率的乘积。第一次刚好有光电子,即此时光子的能量等于逸出功。第二次波长变为二分之一,则频率变为原来的两倍,结合爱因斯坦光电效应方程即可得出答案。能量之比即为频率之比,因此是1:2.

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