光电效应总结

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1、★光电效应光电效应是物理学中一个重要而神奇的现象。在高于某特定频率的电磁波照射下，某些物质内部的电子会被光子激发出来而形成电流，即光生电。光电现彖由德国物理学家赫兹于1887年发现，而正确的解释为爱因斯坦所提出。科学家们在研究光电效应的过程屮，物理学者对光了的量了性质有了更加深入的了解，这对波粒二象性概念的提出有重大影响定律定义光电效应光照射到金属上，引起物质的电性质发牛变化。这类光变致电的现象被人们统称为光电效应（Photoelectriceffect）o光电效应分为光电了发射、光电导效应和阻扌当层光电效应，乂称光生伏特效应。前一种现象

2、发生在物体表面，又称外光电效应。后两种现象发生在物体内部，称为内光电效应。按照粒子说，光是山一份一份不连续的光子组成，当某一光子照射到对光灵敏的金属（如硒）上时，它的能量可以被该金属中的某个电子全部吸收。电子吸收光子的能量后，动能立刻增加;如果动能增大到足以克服原子核对它的引力，就能在十亿分之一秒时间内飞逸岀金属表面，成为光电了，形成光电流。单位时间内，入射光了的数量愈人，飞逸出的光电了就愈多，光电流也就愈强，这种由光能变成电能自动放电的现象，就叫光电效应。赫兹于1887年发现光电效应，爱因斯坦第一个成功的解释了光电效应（金属表面在光辐照

3、作用下发射电子的效应，发射出來的电子叫做光电子）。光波长小于某一临界值时方能发射电子，即极限波长，対应的光的频率叫做极限频率。临界值取决于金属材料，而发射电子的能量取决于光的波长而与光强度无关，这一点无法川光的波动性解禅。还有一点与光的波动性相矛盾，即光电效应的瞬时性，按波动性理论，如果入射光较弱，照射的时间要长一些，金属屮的电子才能积累住足够的能量，飞出金属表面。可事实是，只要光的频率高于金属的极限频率，光的亮度无论强弱，电子的产生都几乎是瞬吋的，不超过十的负九次方秒。正确的解禅是光必定是由为波长有关的严格规定的能量单位（即光了或光量了

4、）所组成。光电效应里电子的射出方向不是完全定向的，只是大部分都垂直于金属表面射岀，与光照方向无关。光是电磁波，但是光是高频震荡的正交电磁场，振幅很小，不会对电子射出方向产牛影响。光电效应说明了光具冇粒子性。相对应的，光具冇波动性最典型的例了就是光的干涉和衍射。只要光的频率超过某一•极限频率，受光照射的金属表面立即就会逸出光电子，发生光电效应。当在金属外面加一个闭合电路，加上正向电源，这些逸出的光电子全部到达阳极便形成所谓的光电流。在入射光一淀时，增大光电管两极的正向电压，捉高光电子的动能，光电流会随之增人。但光电流不会无限增人，要受到光电

5、子数量的约束,有一个最人值，这个值就是饱和电流。所以，当入射光强度增人时，根据光了假设，入射光的强度（即单位时间内通过单位垂直面积的光能）决定于单位时间里通过单位垂直面积的光了数，单位时间里通过金属表面的光了数也就增多，于是，光子与金属中的电子碰撞次数也增多，因而单位时间里从金属表面逸出的光电子也增多，电流也随之增大。数学推导光束里的光子所拥有的能量与光的频率成正比。假若金属里的B由电子吸收了一个光子的能量，而这能量人于或等于某个与金属相关的能屋阈（阀）值（称为这种金属的逸出功），则此电子因为拥有了足够的能量，会从金属中逃逸出來，成为光电

6、子；若能量不足，则电子会释出能量，能量重新成为光子离开，电子能量恢复到吸收之前,无法逃逸离开金属。增加光束的辐照度会增加光束里光子的“密度〃，在同一段时间内激发更多的电子，但不会使得每一个受激发的电了因吸收更多的光了而获得更多的能量。换言之，光电了的能量与辐照度无关，只与光了的能量、频率冇关。被光束照射到的电子会吸收光子的能量，但是其中机制遵照的是一种非全有即全无的判据，光子所有能量都必须被吸收，用來克服逸出功，否则这能量会被释出。假若电了所吸收的能量能够克服逸出功，并R还冇剩余能量,则这剩余能量会成为电子在被发射后的动能。逸出功w是从金

7、属表面发射出一个光电了所盂要的最小能虽。如果转换到频率的角度来看，光了的频率必须人于金属特征的极限频率，才能给予电子足够的能最克服逸出功。逸出功与极限频率vO之间的关系为W=h*vO其中，h是普朗克常数，是光频率为h*vO的光子的能量。克服逸出功Z后，光电子的最大动能Kmax为Kmax=hv-W=h（v-vO）其中，hv是光频率为v的光子所带有并且被电子吸收的能量。实际物理要求动能必须是正值，因此，光频率必须大于或等丁•极限频率，光电效应才能发生。光电效应原文关于光的产生和转化的一个启发性观点爱因斯坦1905年3月在物理学家关于气体或其他

8、冇重物体所形成的理论观念同麦克斯韦关于所谓空虚空间中的电磁过程的理论Z间，有着深刻的形式上的分歧。这就是，我们认为一个物体的状态是由数目很人但还是有限个数的原子和电子的坐标和速度来完全确定的；