就找到了这些,其它的,欢迎大家帮忙补充! =CJ`0yDQ> {+=hYB|& 光电效应
1n +Uv* (1)概述
FHw%ynC \X _}\_c,d 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。
\)r M C] -grmmE]/
pu]U_Ll@ /51$o\4S (2)说明
kN
Ll|in@ R[j? \# ①光电效应的实验规律。
l<GN<[/.+ n]`]gLF\i a.阴极(发射光电子的金属材料)发射的光电子数和照射发光强度成正比。
[n)ak)_/ 6XF Ufi+ b.光电子脱出物体时的初速度和照射光的频率有关而和发光强度无关。这就是说,光电子的初动能只和照射光的频率有关而和发光强度无关。
3qf#NJN} G3io!XM)D c.仅当照射物体的光频率不小于某个确定值时,物体才能发出光电子,这个频率蛳叫做极限频率(或叫做截止频率),相应的波长λ。叫做红限波长。不同物质的极限频率”。和相应的红限波长λ。是不同的。
N%}J:w F
|BY]{ 几种金属材料的红限波长
+]A,fmI. \} v@!PQl 金 属 铯 钠 锌 银 铂
o>C,Db~L/ RQ=$,
i` 红限波长(埃) 6520 5400 3720 2600 1960
kY\faWuR ][jwy-Uy; 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。
T` h%=u|D z+7V}aPM 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。
5z,q~CU Ye&/O<G'V 爱因斯坦方程是
jI7 x<= r=0PW_r: hυ=(1/2)mv2+I+W
#o/;du RU7+$Z0K 式中(1/2)mv2是脱出物体的光电子的初动能。
gfj_] m(U.BXo 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
m;l[flQ~ _>\33V-?b hυ=(1/2)mv2+W
:38h)9>RK E> GmFw 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
<Y7j' n U1y!R<qlp hυ0=W确定。相应的红限波长为 λ0=C/υ0=hc/W。
mc%.
8i klnNBo! 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。
@2h hB W X-((
[A 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。
IC'+{3.m8 算式
0.x+ H9z 在以爱因斯坦方式量化分析光电效应时使用以下算式:
Z,2?TT|p pLCj"D).M 光子能量 = 移出一个电子所需的能量 + 被发射的电子的动能
H!]&"V77 >;,23X 代数形式:
x)dLY.'| 8QJr!#u 其中
_lk VT'] .:}<4;Qz94 h是普朗克常数,
&?bsBqpN f是入射光子的频率,
E/oLE^yL 是功函数,从原子键结中移出一个电子所需的最小能量,
#~-Xt!I 是被射出的电子的最大动能,
*W\ 3cS f0是光电效应发生的阀值频率,
,4xNW:!j m是被发射电子的静止质量,
j[:70%X vm是被发射电子的速度,
y4jiOhF<d 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。
1/?Wa |e@1@q(a[] 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。