通過大量實驗光電效應方程英語作文,得出光電效應有以下實驗規律:
1)。 每種金屬在產生光電效應時都有一個極限頻率(或截止頻率),即照射光的頻率不能低于某個臨界值。 相應的波長稱為極限波長(或紅極限波長)。 當入射光的頻率低于極限頻率時,無論光有多強,電子都無法逃逸。
2)。 光電效應中產生光電子的速度與光的頻率有關,與光強無關。
3)。 光電效應的瞬時性質。 實驗發現,只要光的頻率高于金屬的極限頻率,無論光的亮度如何,光子的產生幾乎是瞬時的,即金屬被照射時幾乎立即產生光電流。 響應時間不超過十的負九秒次方(1ns)。
4). 入射光的強度只影響光電流的強度,即只影響單位時間內從單位面積逸出的光電子的數量。 當光的顏色不變時,入射光越強,飽和電流越大,即對于某種顏色的光,入射光越強,在一定時間內發射出的電子越多。
在光電效應中,顯然需要足夠的能量來釋放光電子。 根據經典電磁理論,光是一種電磁波,電磁波的能量是由其強度決定的,即只與電磁波的振幅有關,與電磁波的頻率無關。海浪。 實驗規則中的第一點和第二點顯然無法用經典理論來解釋。 第三篇文章也無法解釋,因為根據經典理論,電子要想獲得足夠的能量逃離極弱的光,必須有一個能量積累的過程,不可能瞬間產生光電子。 在光電效應中,電子的噴射方向并不完全具有方向性,而是大部分都是垂直于金屬表面發射的,與光的方向無關。 光是一種電磁波,但光是一種高頻振蕩的正交電磁場。 振幅很小,不會影響電磁場。 電子發射方向受到影響。 所有這些,實際上暴露了經典理論的缺陷。 要解釋光電效應,必須突破經典理論(量子論)。
根據愛因斯坦的光量子理論,發射到金屬表面的光本質上是能量為ε=hν的光子流。 如果照射光的頻率太低,即光子流中每個光子的能量較小,當照射到金屬表面時,電子吸收這個光子,增加的能量ε=hν仍小于電子離開金屬表面的能量。 如果需要必要的功函數,電子就無法從金屬表面逃逸,因此無法產生光電效應。 如果照射光的頻率足夠高,使電子吸收足夠的能量來克服功函數并脫離金屬表面,就會發生光電效應。 此時,逸出電子的動能、光子能量和功函數之間的關系可表示為:
光子能量=釋放電子所需的能量(功函數)+發射電子的動能。
E=h_{v}=KE_{max}+W_{0} ---------------------------------- --------------- (1)
其中,KE_{max}是光電子的最大動能,W_{0}(功函數)是使光電子離開材料表面的能量,E是入射光子的能量。
h/e實驗如圖1所示。能量為hν的光子照射真空管中的陰極,并將能量傳遞給陰極中的電子。 電子消耗W_{0}的能量從陰極板表面逃逸,剩余能量轉化為電子的最大動能KE_{max}。 通常一些電子會到達管內的陽極并會聚成光電流,但如果在陰極和陽極之間施加反向電壓,則可以防止光電流的形成。 通過測量“截止電位”V,即導致光電流為零的反向電壓,可以找到KE_{max}。
KE_{max}=V_{e} ----------------------------------------------------- ------------------- (2)
其中,e為電子的基本電荷,e=-1.6^{-19}C。代入愛因斯坦方程,可得
V = (frac{h}{e}) ν -frac{W_{0}}{e} ------------------------- ---------------------------- (3)
將“截止電勢”V與入射光頻率ν作圖,可得到圖2所示的直線圖; 其中 (frac{W_{0}}{e}) 是直線與 V 軸之間的截距光電效應方程,frac{h }{e} 是直線的斜率。 因此,利用Excel的“最小二乘法”求直線方程的斜率和截距,就可以分別求得h和W_{0}的值。