光電效應是物理學中一個重要而神奇的現象。 在高于一定頻率(該頻率稱為極限頻率)的電磁波照射下,某些物質內部的電子吸收能量并逸出,形成電流,即光電。
法律定義:
光照射到金屬上,導致材料的電性能發生變化。 這種光電現象統稱為光電效應( )。 光電效應分為光電子發射、光電導效應和勢壘層光電效應,又稱光伏效應。 前一種現象發生在物體表面光電效應方程,也稱為外光電效應( )。 后兩種現象發生在物體內部,稱為內部光電效應。
根據粒子的說法,光是由離散的光子組成的。 當某個光子撞擊光敏物質(如硒)時,其能量可被該物質中的電子完全吸收。 電子吸收光子的能量后,其動能立即增大; 如果動能增加到足以克服原子核對其的引力,它就可以在十億分之一秒內飛出金屬表面,變成光電子,形成光電流。 單位時間內,入射光子數越多,逸出的光電子越多,光電流越強。 這種由光能自動放電為電能的現象稱為光電效應。
赫茲于1887年發現了光電效應,愛因斯坦第一個成功解釋了光電效應(金屬表面在光照射作用下發射電子的效應,發射的電子稱為光電子)。 只有當光頻率大于某個臨界值時才能發射電子,即截止頻率。 相應的光頻率稱為極限頻率。 臨界值取決于金屬材料,而發射電子的能量取決于光的波長,與光強無關,這不能用光的波動性來解釋。 還有一點與光的波動性不相符,即光電效應的瞬時性。 根據波動理論,如果入射光較弱,照射時間較長,金屬中的電子就能積聚足夠的能量飛出金屬。 表面。 但事實是英語作文,只要光的頻率高于金屬的極限頻率,無論光的亮度如何,電子的產生幾乎是瞬時的,不超過十的負九次方秒。 正確的解釋是光必須由與波長相關的嚴格指定的能量單位(即光子或光量子)組成。
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,但它是一個高頻振蕩的正交電磁場。 振幅很小,不會影響電子發射的方向。
光電效應說明了光的粒子性質。 相應地,光的波動性最典型的例子就是光的干涉和衍射。
只要光的頻率超過一定的極限頻率,光電子就會立即從被光照射的金屬表面逸出,產生光電效應。 當金屬外部加上閉合電路并加上正向電源時,所有逸出的光電子都到達陽極,形成所謂的光電流。 當入射光一定時,增加光電管兩極的正向電壓,光電子的動能增加,光電流也會相應增加。 然而,光電流不會無限增加。 它受到光電子數量的限制并且有一個最大值。 該值就是飽和電流。 因此,當入射光強度增大時光電效應方程,根據光子假說,入射光的強度(即單位時間通過單位垂直面積的光能量)由單位時間內通過單位垂直面積的光子數決定。單位時間。 單位時間內穿過金屬表面的光子數 光子數增加,因此金屬中光子與電子碰撞的次數也增加,因此單位時間內從金屬表面逸出的光電子數也增加,并且電流也增加。