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爱因斯坦的光电效应方程

2023-06-02 04:25:51 编辑:join 浏览量:620

爱因斯坦的光电效应方程

一、什么是光电效应?

当光线照射在金属表面时,金属中有电子逸出的现象,称为光电效应。在光电效应中逸出的电子秤为光电子,光电子定向移动形成的电流叫光电流。

光电效应存在截止频率:实验发现不是任何光照射,都能产生光电流。需要光达到一定的频率,而与光照的强度无关,即频率达不到,光再强也没用。能使电子逸出的最低频率称为截止频率。并且不同金属的截止频率不同。

存在饱和电流:光照不变,增大电压,电流增加到一定值后,不再增加,即达到饱和值。这说明光照不变,单位时间内阴极K发射的光电子的数目是一定的,电压增加到一定值时,所有光电子都被阳极A吸收,即使再增大电压,电流也没变化。保持光的颜色(频率)不变,入射光越强,饱和电流越大。

存在遏止电压:对光电管加反向电压,阳极接电源负极,阴极接电源正极。电压为零时,光电流不为零,因为光照下逸出的电子有初速度,但反向电压增大到某个值U时,光电流减小到零,在这个遏止电压下,所有光电子都没能到达A极板。实验表明,光的频率越大,遏止电压也越大。即入射光的频率越高,光电子的最大初动能越大,但与入射光的强弱无关。

具有瞬时性:只要入射光频率大于某一频率,电子会瞬时有足够的能量,不需要积累过程。

二、爱因斯坦的光量子假说与光电效应方程

受到普朗克的启发,爱因斯坦提出了光量子假说,光辐射是真空中以光速c运动的粒子流,这些粒子成为光子。h为普朗克常量,E为能量,v为频率,m为质量,p为动量, λ为波长。普朗克常量把描述粒子的物理量E、p与描述波的物理量v、λ联系在一起。这倒体现了光的波粒二象性。

一个电子只能吸收一个光子并且是瞬时吸收,N为单位时间打到单位面积上的光子数。如果保持入射光频率不变,当光强越大时,光子数越多,照射金属时产生的光电子越多,因而饱和电流大。若入射光光强相同,入射光频率越大,光电子数N越少,产生的光电子数越小,饱和光电流越小。

金属中的电子吸收一个光子获得能量hv,该能量中的一部分用于克服电子从金属表面逸出所需要的逸出功A,余下的便成为了光电子逸出后所具有的初动能。从式中可以看出最大初动能与频率成正比关系。

标签:光电效应,爱因斯坦,方程

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