光電效應(yīng)目錄
英文名稱
光電效應(yīng)概述
光電效應(yīng)說明
幾種金屬材料的極限波長
愛因斯坦方程
光電效應(yīng)的分類
英文名稱
光電效應(yīng)∶Photoelectric effect
[編輯本段]光電效應(yīng)概述
光照射到某些物質(zhì)上,引起物質(zhì)的電性質(zhì)發(fā)生變化.這類光致電變的現(xiàn)象被人們統(tǒng)稱為光電效應(yīng).
金屬表面在光輻照作用下發(fā)射電子的效應(yīng),發(fā)射出來的電子叫做光電子.光波長小于某一臨界值時方能發(fā)射電子,即極限波長,對應(yīng)的光的頻率叫做極限頻率.臨界值取決于金屬材料,而發(fā)射電子的能量取決于光的波長而與光強度無關(guān),這一點無法用光的波動性解釋.還有一點與光的波動性相矛盾,即光電效應(yīng)的瞬時性,按波動性理論,如果入射光較弱,照射的時間要長一些,金屬中的電子才能積累住足夠的能量,飛出金屬表面.可事實是,只要光的頻率高于金屬的極限頻率,光的亮度無論強弱,光子的產(chǎn)生都幾乎是瞬時的,不超過十的負九次方秒.正確的解釋是光必定是由與波長有關(guān)的嚴格規(guī)定的能量單位(即光子或光量子)所組成.這種解釋為愛因斯坦所提出.光電效應(yīng)由德國物理學(xué)家赫茲于1887年發(fā)現(xiàn),對發(fā)展量子理論起了根本性作用,在光的照射下,使物體中的電子脫出的現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)(Photoelectric effect).光電效應(yīng)分為光電子發(fā)射、光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏打效應(yīng).前一種現(xiàn)象發(fā)生在物體表面,又稱外光電效應(yīng).后兩種現(xiàn)象發(fā)生在物體內(nèi)部,稱為內(nèi)光電效應(yīng).
光電效應(yīng)里,電子的射出方向不是完全定向的,只是大部分都垂直于金屬表面射出,與光照方向無關(guān) ,光是電磁波,但是光是高頻震蕩的正交電磁場,振幅很小,不會對電子射出方向產(chǎn)生影響.
[編輯本段]光電效應(yīng)說明
①光電效應(yīng)的實驗規(guī)律.
a．陰極(發(fā)射光電子的金屬材料)發(fā)射的光電子束和照射發(fā)光強度成正比.
b．光電子脫出物體時的初速度和照射光的頻率有關(guān)而和發(fā)光強度無關(guān).這就是說,光電子的初動能只和照射光的頻率有關(guān)而和發(fā)光強度無關(guān).
c．僅當(dāng)照射物體的光頻率不小于某個確定值時,物體才能發(fā)出光電子,這個頻率叫做極限頻率(或叫做截止頻率),相應(yīng)的波長λ.叫做紅限波長.不同物質(zhì)的極限頻率”.和相應(yīng)的紅限波長λ.是不同的.
[編輯本段]幾種金屬材料的極限波長
一些金屬的極限波長(埃)：
銫 鈉 鋅 銀 鉑
6520 5400 3720 2600 1960
d．從實驗知道,產(chǎn)生光電流的過程非?？?一般不超過10的-9次方秒；停止用光照射,光電流也就立即停止.這表明,光電效應(yīng)是瞬時的.
②解釋光電效應(yīng)的愛因斯坦方程：根據(jù)愛因斯坦的理論,當(dāng)光子照射到物體上時,它的能量可以被物體中的某個電子全部吸收.電子吸收光子的能量hυ后,能量增加,不需要積累能量的過程.如果電子吸收的能量hυ足夠大,能夠克服脫離原子所需要的能量(即電離能量)I和脫離物體表面時的逸出功(或叫做功函數(shù))W,那么電子就可以離開物體表面脫逸出來,成為光電子,這就是光電效應(yīng).
[編輯本段]愛因斯坦方程
hυ=(1/2)mv^2+I+W 式中(1/2)mv^2是脫出物體的光電子的初動能.金屬內(nèi)部有大量的自由電子,這是金屬的特征,因而對于金屬來說,I項可以略去,愛因斯坦方程成為 hυ=(1/2)mv^2+W 假如hυ