就找到了这些,其它的,欢迎大家帮忙补充! 7#26Smv GN|xd+O_ 光电效应
*zX^Sg-[ (1)概述
dFnu&u" ;,B $lgF 金属表面在光辐照作用下发射电子的效应,发射出来的电子叫做光电子。光波长小于某一临界值时方能发射电子,即极限频率和极限波长。临界值取决于金属材料,而发射电子的能量取决于光的波长而与光强度无关,这一点无法用光的波动性解释。还有一点与光的波动性相矛盾,即光电效应的瞬时性,按波动性理论,如果入射光较弱,照射的时间要长一些,金属中的电子才能积累住足够的能量,飞出金属表面。可是实是,只要光的频率高与金属的极限频率,光的亮度无论强弱,光子的产生都几乎是瞬时的,不超过十的负九次方。正确的解释是光必定是由与波长有关的严格规定的能量单位(即光子或光量子)所组成。这种解释为爱因斯坦所提出。光电效应由德国物理学家赫兹于1887年发现,对发展量子理论起了根本性在光的照射下,使物体中的电子脱出的现象叫做光电效应(Photoelectric effect)。 光电效应分为光电子发射、光电导效应和光生伏打效应。前一种现象发生在物体表面,又称外光电效应。后两种现象发生在物体内部,称为内光电效应。
5VLC\QgK^ dJ{'b'# U
owbk: XJ7mvLM; (2)说明
Rd1I$| Y $*+UX
①光电效应的实验规律。
@iYr<>iDZ K7
tSSX<N a.阴极(发射光电子的金属材料)发射的光电子数和照射发光强度成正比。
R&L^+? G\r>3Ys b.光电子脱出物体时的初速度和照射光的频率有关而和发光强度无关。这就是说,光电子的初动能只和照射光的频率有关而和发光强度无关。
l9NET <gY.2#6C\% c.仅当照射物体的光频率不小于某个确定值时,物体才能发出光电子,这个频率蛳叫做极限频率(或叫做截止频率),相应的波长λ。叫做红限波长。不同物质的极限频率”。和相应的红限波长λ。是不同的。
rPJbbV",+^ O-<nLB!Wf 几种金属材料的红限波长
Aq &H-g]s MrS~u 金 属 铯 钠 锌 银 铂
gJ5|P
. lXrAsm$ 红限波长(埃) 6520 5400 3720 2600 1960
.+`Z:{:BC& B%Z ,Xjq 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。
(V8lmp-F hKQg:30< 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。
SA-r61 9m2Yrj93 爱因斯坦方程是
|-vn,zpe EwOi` g hυ=(1/2)mv2+I+W
9%bqY9NFd uhr&P4EW 式中(1/2)mv2是脱出物体的光电子的初动能。
_/a8X:[( *JY2vq 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
?_G?SQ uJt*> ;Kp hυ=(1/2)mv2+W
"]1|%j 1}I%yOi) 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
}!5+G:JAh 4-\gha hυ0=W确定。相应的红限波长为 λ0=C/υ0=hc/W。
2S_7!|j &^b mZj! 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。
soB5sFt&] !>QD42 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。
~HyqHxy 算式
#p|7\Y 在以爱因斯坦方式量化分析光电效应时使用以下算式:
PQ`~qM:3st Z3nmC-NE 光子能量 = 移出一个电子所需的能量 + 被发射的电子的动能
'wP\VCL2> ^)[jBUT 代数形式:
P{h$> 6c $_0~Jzt, 其中
$_&gT.> ugMfpT) h是普朗克常数,
<+${gu?^ f是入射光子的频率,
$tFmp) 是功函数,从原子键结中移出一个电子所需的最小能量,
3/?{=
{ 是被射出的电子的最大动能,
jMB&(r f0是光电效应发生的阀值频率,
zD}2Zh] m是被发射电子的静止质量,
Umt?COc vm是被发射电子的速度,
IAa}F!6Q1 注:如果光子的能量(hf)不大于功函数(φ),就不会有电子射出。功函数有时又以W标记。
'"<h;| j`$d W H/2 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。