光电效应是一个很重要而神奇的现象,简单来说,具体指在一定频率光子的照射下,某些物质内部的电子会被光子激发出来而形成电流,从能量转化的角度来看,这是一个光生电,光能转化为电能的过程。
光电效应的公式:hv=ek+w。
其中,hv是光频率为v的光子所带有的能量,h为普朗克常量,v是光子的频率,ek是电子的最大初动能,w是被激发物质的逸出功。
一、光电效应的基本性质
1、每一种金属在产生光电效应时都存在极限频率,或称截止频率,即照射光的频率不能低于某一临界值。相应的波长被称做极限波长,或称红限波长,当入射光的频率低于极限频率时,无论多强的光都无法使电子逸出。
2、光电效应中产生的光电子的速度与光的频率有关,而与光强无关。
3、光电效应的瞬时性。实验发现,即几乎在照到金属时立即产生光电流,响应时间不超过十的负九次方秒( 1ns )。
4、入射光的强度只影响光电流的强弱,即只影响在单位时间单位面积内逸出的光电子数目。
二、光电效应的逸出功
逸出功指的是,光照射金属时,电子从金属表面逃逸必须要克服束缚而做的功。
常用单位是电子伏特eV,金属材料的逸出功不但与材料的性质有关,还与金属表面的状态有关,在金属表面涂覆不同的材料可以改变金属逸出功的大小。当外界的光能量低于逸出功时,不会发生光电效应。
三、理解光电效应需注意的几个地方
1、体现的是粒子性。
2、光电效应的发生条件是光子频率必须大于等于截止频率,即光子能量要够大。
3、光电效应发生时间极短,没有滞后。
4、一个光子对应一个电子,激发出来的叫光电子。
5、光的强度增加,指的是单位时间内的光子个数增加。光强的增加会增加电流的大小,不会增加电子的初动能。
光电效应是物理学中一个重要而神奇的现象。在高于某特定频率的电磁波(该频率称为极限频率threshold frequency)照射下,某些物质内部的电子吸收能量后弹出而形成电流,即光生电。
光电现象由德国物理学家赫兹于1887年发现,而正确的解释为爱因斯坦所提出。科学家们在研究光电效应的过程中,物理学者对光子的量子性质有了更加深入的了解,这对波粒二象性概念的提出有重大影响。