就找到了这些,其它的,欢迎大家帮忙补充! :hGPTf H7i$xWs 光电效应
x*oWa, (1)概述
ThW,Y"
l j?b\+rr 金属表面在光辐照作用下发射电子的效应,发射出来的电子叫做光电子。光波长小于某一临界值时方能发射电子,即极限频率和极限波长。临界值取决于金属材料,而发射电子的能量取决于光的波长而与光强度无关,这一点无法用光的波动性解释。还有一点与光的波动性相矛盾,即光电效应的瞬时性,按波动性理论,如果入射光较弱,照射的时间要长一些,金属中的电子才能积累住足够的能量,飞出金属表面。可是实是,只要光的频率高与金属的极限频率,光的亮度无论强弱,光子的产生都几乎是瞬时的,不超过十的负九次方。正确的解释是光必定是由与波长有关的严格规定的能量单位(即光子或光量子)所组成。这种解释为爱因斯坦所提出。光电效应由德国物理学家赫兹于1887年发现,对发展量子理论起了根本性在光的照射下,使物体中的电子脱出的现象叫做光电效应(Photoelectric effect)。 光电效应分为光电子发射、光电导效应和光生伏打效应。前一种现象发生在物体表面,又称外光电效应。后两种现象发生在物体内部,称为内光电效应。
\qi|Js*{ wix5B@
`SO|zz|' =TR,~8Z| (2)说明
L.6WiVP) dQezd-y* ①光电效应的实验规律。
TJ?g% uhN%Aj\iu( a.阴极(发射光电子的金属材料)发射的光电子数和照射发光强度成正比。
zr76_~B1u \EbbkN:D b.光电子脱出物体时的初速度和照射光的频率有关而和发光强度无关。这就是说,光电子的初动能只和照射光的频率有关而和发光强度无关。
S\y%4}j ]IJRnVp% c.仅当照射物体的光频率不小于某个确定值时,物体才能发出光电子,这个频率蛳叫做极限频率(或叫做截止频率),相应的波长λ。叫做红限波长。不同物质的极限频率”。和相应的红限波长λ。是不同的。
/R
X1UQ.s I
PE}gp 几种金属材料的红限波长
XwM611 Ql?^
B
SqG 金 属 铯 钠 锌 银 铂
`h;k2Se5 Z?i /r5F 红限波长(埃) 6520 5400 3720 2600 1960
-6Tk<W
Vbh6HqAHxJ d.从实验知道,产生光电流的过程非常快,一般不超过lOe-9秒;停止用光照射,光电流也就立即停止。这表明,光电效应是瞬时的。
cIXwiC8t F{k+7Ftc ②解释光电效应的爱因斯坦方程:根据爱因斯坦的理论,当光子照射到物体上时,它的能量可以被物体中的某个电子全部吸收。电子吸收光子的能量hυ后,能量增加,不需要积累能量的过程。如果电子吸收的能量hυ足够大,能够克服脱离原子所需要的能量(即电离能量)I和脱离物体表面时的逸出功(或叫做功函数)W,那末电子就可以离开物体表面脱逸出来,成为光电子,这就是光电效应。
31Cq22" Gt9wR 爱因斯坦方程是
&R+#W EjEFg#q hυ=(1/2)mv2+I+W
OH<?DcfeL mxrG)n6Y 式中(1/2)mv2是脱出物体的光电子的初动能。
;D ~L| Z.&\=qiY 金属内部有大量的自由电子,这是金属的特征,因而对于金属来说,I项可以略去,爱因斯坦方程成为
l#3($QV, [n,?WwC hυ=(1/2)mv2+W
NTs;FX~g[ t$^l<ppQ 假如hυ<W,电子就不能脱出金属的表面。对于一定的金属,产生光电效应的最小光频率(极限频率) υ0。由
\zXlN ~#Md"3 hυ0=W确定。相应的红限波长为 λ0=C/υ0=hc/W。
]/]ju$l9Z 5/ecaAB2 发光强度增加使照射到物体上的光子的数量增加,因而发射的光电子数和照射光的强度成正比。
mXjgs8s
@^nu#R ③利用光电效应可制造光电倍增管。光电倍增管能将一次次闪光转换成一个个放大了的电脉冲,然后送到电子线路去,记录下来。
#*q2d 算式
.R44$F 在以爱因斯坦方式量化分析光电效应时使用以下算式:
L^9HH)Jc \hk/1/siyF 光子能量 = 移出一个电子所需的能量 + 被发射的电子的动能
`ZHP1uQ< "i'bTVs 代数形式:
(VHND%7P upn8n vy4( 其中
x49!{} o|S)C<w h是普朗克常数,
q/@dR{- f是入射光子的频率,
mAqDjRV1 是功函数,从原子键结中移出一个电子所需的最小能量,
NlR"$ 是被射出的电子的最大动能,
lhn8^hOJ/ f0是光电效应发生的阀值频率,
)jW(6 m是被发射电子的静止质量,
W|Ldu;# vm是被发射电子的速度,
;cP8 ?U 注:如果光子的能量(hf)不大于功函数(φ),就不会有电子射出。功函数有时又以W标记。
irxz l3 _pDjg%A>n 这个算式与观察不符时(即没有射出电子或电子动能小于预期),可能是因为系统没有完全的效率,某些能量变成热能或辐射而失去了。