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1、首都师范大学学报(自然科学版)第26卷第4期JournalofCapitalNormalUniversityVol.26,No.42005年12月(NaturalScienceEdition)Dec.2005爱因斯坦和光电效应蒋长荣刘树勇(首都师范大学物理系,北京100037)摘要介绍了光电效应的发现、光电效应理论解释、密立根光电效应实验,着重讨论了爱因斯坦在1905年提出光量子概念,从而正确解释光电效应的工作.关键词:赫兹,光电效应,勒纳,爱因斯坦,密立根,康普顿.中图分类号:O4-09光电效应最早是德国物理学家赫兹(HHertz,年鉴∀.赫兹这唯一一篇关于光电效应的论文,
2、详细1857~1894)于1886年发现的,后经德国物理学家描述了他如何注意照射到次级火花隙极片上的光增勒纳(PLenard,1862~1947)等人对其规律进行了进强了隙间火花.为了弄清光是如何使火花增强的,他一步研究.1905年,爱因斯坦提出光量子概念,从分别用铜、黄铜、铝、铁、锡等不同金属材料作为电极理论上解释了光电效应,然而他的解释却受到了学片进行实验,又使用不同光源如火光、阳光、电弧光术界的普遍质疑,这种情况直到密立根(RH.等进行实验,他还在光源和火花隙之间放置各种气Millikan,1868~1953)的实验后才得以改变.1921年,体、液体和固体进行实验.根据这些实验的结
3、果,他爱因斯坦因对理论物理学所作的贡献,特别是因从推断使火花明显增强的有效辐射有一个接近可见光理论上解释了光电效应定律而获得了诺贝尔物理谱的极限.为此,他又使用石英棱镜色散不同光源进奖.从1886年赫兹发现光电效应到1921年爱因斯行实验,结果发现使火花增强的辐射的确都是紫外坦因光电效应定律获奖,人们对光电效应的研究经光.历了30多年,可见其认识历程之曲折.虽然赫兹没能给光电效应以合理的解释,但他认识到了它的重要性.1887年7月7日,赫兹用最浅1赫兹发现光电效应和勒纳的实验显的术语写信向他父亲解释他的光电效应的研究.研究他在信中概述了他的研究情况:这个效应是明显[1]11赫兹对光电效
4、应的发现的,然而又是令人迷惑的.如果少一些迷惑,那自然光电效应最初是赫兹在1886年12月进行电磁更好;但不能轻易解开谜底也并非坏事,因为一旦谜[2]波实验研究中偶然发现的.尽管是在偶然的情况下底揭开,将会有许多新的事实被澄清.发现这一效应的,但他立刻意识到它的重要性,因12勒纳等人的研究此,在以后的几个月中他暂时放下了手头上的电磁赫兹的论文发表后,光电效应成了19世纪末物波研究工作,对这一现象进行了专门的研究.理学中的一个非常活跃的研究课题.在以后10年1887年5月底,赫兹将几个月来的研究成果写中,各国科学家对此发表的论文近百篇.1888年,哈成研究论文!论紫外线对放电的影响∀寄给了!
5、物理尔瓦克(WHallwachs,1859~1922)拓展了赫兹的工作,进一步实验发现若用紫外线照射金属板时,从金收稿日期:20050205属板向外产生一带负电荷的粒子流.无论金属板最第4期蒋长荣等:爱因斯坦和光电效应33初是不带电或带有负电荷,这种现象都会出现.后Physik)第17卷第一期上.来,埃尔斯特(Elster)和盖特尔(Geitel)发现不同金属爱因斯坦在该文中写道:确实,在我看来,关于发生光电效应所需光的波长不同.对于碱金属元素∃黑体辐射%、光致发光、紫外线产生阴极射线,以及钠、钾、铷,仅用可见光就会产生光电效应.埃尔斯特其它一些有关光的产生和转化的现象的观察,如果还发
6、现光电效应中产生的带负电的质点的荷质比与用光的能量在空间中不是连续分布的这种假设来解电子的荷质比相同,从而证实光电效应中产生的带释,似乎就更容易理解.按照这里所设想的假设,从负电的质点就是电子,称为光电子.点光源发射出来的光线的能量在传播中不是连续分勒纳是赫兹的助手和学生,很早就对光电效应布在越来越大的空间体积中的,而是由个数有限的、产生了兴趣.当勒纳对阴极射线的研究取得突破性集中在空间某些点的能量子所组成,这些能量子能进展后,他回到了对光电效应的问题上来.为了加速够运动,但不能分割,而只能整个地被吸收或产生出[4]电子的速度和测量它们的能量,勒纳发明了一种光来.在论文中爱因斯坦创造性地提出
7、光量子概电管.这是一种类似于我们今天的三极管的仪念,并借此来解释光致发光(荧光)、光电效应等现器.不同之处在于他的光电管的阴极发射的电子象.对于光电效应他指出,关于光的能量连续地分是用光照射出的,而三极管中的阴极是白炽灯丝,可布在它经过的的空间之中这种通常的见解,当试图[5]向真空中发射很强的电流.这种光电管的发明,可解释光电现象时,遇到了特别大的困难.他用下以让他进行定量实验,大大方便
