1樓:冰雨人生
光電效應目錄
英文名稱
光電效應概述
光電效應說明
愛因斯坦方程
光電效應的分類
英文名稱
光電效應∶photoelectric effect
[編輯本段]光電效應概述
光照射到某些物質上,引起物質的電性質發生變化。這類光致電變的現象被人們統稱為光電效應。
金屬表面在光輻照作用下發射電子的效應,發射出來的電子叫做光電子。光波長小於某一臨界值時方能發射電子,即極限波長,對應的光的頻率叫做極限頻率。臨界值取決於金屬材料,而發射電子的能量取決於光的波長而與光強度無關,這一點無法用光的波動性解釋。
還有一點與光的波動性相矛盾,即光電效應的瞬時性,按波動性理論,如果入射光較弱,照射的時間要長一些,金屬中的電子才能積累住足夠的能量,飛出金屬表面。可事實是,只要光的頻率高於金屬的極限頻率,光的亮度無論強弱,光子的產生都幾乎是瞬時的,不超過十的負九次方秒。正確的解釋是光必定是由與波長有關的嚴格規定的能量單位(即光子或光量子)所組成。
這種解釋為愛因斯坦所提出。光電效應由德國物理學家赫茲於2023年發現,對發展量子理論起了根本性作用,在光的照射下,使物體中的電子脫出的現象叫做光電效應(photoelectric effect)。 光電效應分為光電子發射、光電導效應和光生伏打效應。
前一種現象發生在物體表面,又稱外光電效應。後兩種現象發生在物體內部,稱為內光電效應。
光電效應裡,電子的射出方向不是完全定向的,只是大部分都垂直於金屬表面射出,與光照方向無關 ,光是電磁波,但是光是高頻**的正交電磁場,振幅很小,不會對電子射出方向產生影響.
[編輯本段]光電效應說明
1光電效應的實驗規律。
a.陰極(發射光電子的金屬材料)發射的光電子束和照射發光強度成正比。
b.光電子脫出物體時的初速度和照射光的頻率有關而和發光強度無關。這就是說,光電子的初動能只和照射光的頻率有關而和發光強度無關。
c.僅當照射物體的光頻率不小於某個確定值時,物體才能發出光電子,這個頻率叫做極限頻率(或叫做截止頻率),相應的波長λ。叫做紅限波長。不同物質的極限頻率」。
和相應的紅限波長λ。是不同的。
[編輯本段]幾種金屬材料的極限波長
一些金屬的極限波長(埃):
銫 鈉 鋅 銀 鉑
6520 5400 3720 2600 1960
d.從實驗知道,產生光電流的過程非常快,一般不超過10的-9次方秒;停止用光照射,光電流也就立即停止。這表明,光電效應是瞬時的。
2解釋光電效應的愛因斯坦方程:根據愛因斯坦的理論,當光子照射到物體上時,它的能量可以被物體中的某個電子全部吸收。電子吸收光子的能量hυ後,能量增加,不需要積累能量的過程。
如果電子吸收的能量hυ足夠大,能夠克服脫離原子所需要的能量(即電離能量)i和脫離物體表面時的逸出功(或叫做功函式)w,那麼電子就可以離開物體表面脫逸出來,成為光電子,這就是光電效應。
[編輯本段]愛因斯坦方程
hυ=(1/2)mv^2+i+w 式中(1/2)mv^2是脫出物體的光電子的初動能。 金屬內部有大量的自由電子,這是金屬的特徵,因而對於金屬來說,i項可以略去,愛因斯坦方程成為 hυ=(1/2)mv^2+w 假如hυ 由 hυ0=w確定。相應的極限波長為 λ0=c/υ0=hc/w。 發光強度增加使照射到物體上的光子的數量增加,因而發射的光電子數和照射光的強度成正比。 3利用光電效應可製造光電倍增管。光電倍增管能將一次次閃光轉換成乙個個放大了的電脈衝,然後送到電子線路去,記錄下來。算式在以愛因斯坦方式量化分析光電效應時使用以下算式: 光子能量 = 移出乙個電子所需的能量 + 被發射的電子的動能 代數形式: hf=φ+em φ=hf0 em=(1/2)mv^2 其中 h是蒲朗克常數,h = 6.63 ×10^-34 j·s, f是入射光子的頻率, φ是功函式,從原子鍵結中移出乙個電子所需的最小能量, f0是光電效應發生的閥值頻率, em是被射出的電子的最大動能, m是被發射電子的靜止質量, v是被發射電子的速度, 注: 如果光子的能量(hf)不大於功函式(φ),就不會有電子射出。功函式有時又以w標記。 這個算式與觀察不符時(即沒有射出電子或電子動能小於預期),可能是因為系統沒有完全的效率,某些能量變成熱能或輻射而失去了。 愛因斯坦因成功解釋了光電效應而獲得2023年諾貝爾物理學獎 。 [編輯本段]光電效應的分類 光電效應分為:外光電效應和內光電效應。 外光電效應 在光的作用下,物體內的電子逸出物體表面向外發射的現象叫做外光電效應。 2023年,首先是赫茲(m.hertz)在證明波動理論實驗中首次發現的; 2023年,勒納(lenard)也對其進行了研究,指出光電效應是金屬中的電子吸收了入射光的能量而從表面逸出的現象。但無法根據當時的理論加以解釋 ; 2023年,愛因斯坦提出了光子假設。 愛因斯坦光電效應方程: 1.光電子能否產生,取決於光子的能量是否大於該物體的表面電子逸出功a。 2. 一定時,產生的光電流和光強成正比。 3.逸出的光電子具有動能。 基於外光電效應的光電器件有光電管、光電倍增管。 內光電效應 當光照在物體上,使物體的電導率發生變化,或產生光生電動勢的現象。分為光電導效應和光生伏特效應(光伏效應)。 1 光電導效應 在光線作用下,電子吸收光子能量從鍵合狀態過度到自由狀態,而引起材料電導率的變化。 當光照射到光電導體上時,若這個光電導體為本徵半導體材料,且光輻射能量又足夠強,光電材料價帶上的電子將被激發到導帶上去,使光導體的電導率變大。 基於這種效應的光電器件有光敏電阻。 2.光生伏特效應:在光作用下能使物體產生一定方向電動勢的現象。基於該效應的器件有光電池和光敏二極體、三極體。 1 勢壘效應(結光電效應) 光照射pn結時,若h≥eg,使價帶中的電子躍遷到導帶,而產生電子空穴對,在阻擋層內電場的作用下,電子偏向n區外側,空穴偏向p區外側,使p區帶正電,n區帶負電,形成光生電動勢。 2側向光電效應 當半導體光電器件受光照不均勻時,光照部分產生電子空穴對,載流子濃度比未受光照部分的大,出現了載流子濃度梯度,引起載流子擴散,如果電子比空穴擴散得快,導致光照部分帶正電,未照部分帶負電,從而產生電動勢,即為側向光電效應。 什麼是光電效應 2樓:葉北殤 光電效應是乙個很重要而神奇的現象,簡單來說,具體指在一定頻率光子的照射下,某些物質內部的電子會被光子激發出來而形成電流,從能量轉化的角度來看,這是乙個光生電,光能轉化為電能的過程。 光電效應的公式:hv=ek+w。 其中,hv是光頻率為v的光子所帶有的能量,h為蒲朗克常量,v是光子的頻率,ek是電子的最大初動能,w是被激發物質的逸出功。 一、光電效應的基本性質 1、每一種金屬在產生光電效應時都存在極限頻率,或稱截止頻率,即照射光的頻率不能低於某一臨界值。相應的波長被稱做極限波長,或稱紅限波長,當入射光的頻率低於極限頻率時,無論多強的光都無法使電子逸出。 2、光電效應中產生的光電子的速度與光的頻率有關,而與光強無關。 3、光電效應的瞬時性。實驗發現,即幾乎在照到金屬時立即產生光電流,響應時間不超過十的負九次方秒( 1ns )。 4、入射光的強度只影響光電流的強弱,即只影響在單位時間單位面積內逸出的光電子數目。 二、光電效應的逸出功 逸出功指的是,光照射金屬時,電子從金屬表面逃逸必須要克服束縛而做的功。 常用單位是電子伏特ev,金屬材料的逸出功不但與材料的性質有關,還與金屬表面的狀態有關,在金屬表面塗覆不同的材料可以改變金屬逸出功的大小。當外界的光能量低於逸出功時,不會發生光電效應。 三、理解光電效應需注意的幾個地方 1、體現的是粒子性。 2、光電效應的發生條件是光子頻率必須大於等於截止頻率,即光子能量要夠大。 3、光電效應發生時間極短,沒有滯後。 4、乙個光子對應乙個電子,激發出來的叫光電子。 5、光的強度增加,指的是單位時間內的光子個數增加。光強的增加會增加電流的大小,不會增加電子的初動能。 3樓:可愛的大婕妤 光電效應是物理學中乙個重要而神奇的現象。在高於某特定頻率的電磁波照射下,某些物質內部的電子會被光子激發出來而形成電流,即光生電。 光電現象由德國物理學家赫茲於2023年發現,而正確的解釋為愛因斯坦所提出。科學家們在研究光電效應的過程中,物理學者對光子的量子性質有了更加深入的了解,這對波粒二象性概念的提出有重大影響。 定律影響 光電效應現象是赫茲在做證實麥克斯韋的電磁理論的火花放電實驗時偶然發現的,而這一現象卻成了突破麥克斯韋電磁理論的乙個重要證據。 愛因斯坦在研究光電效應時給出的光量子解釋不僅推廣了蒲朗克的量子理論,證明波粒二象性不只是能量才具有,光輻射本身也是量子化的,同時為唯物辯證法的對立統一規律提供了自然科學證據,具有不可估量的哲學意義。 這一理論還為波爾的原子理論和德布羅意物質波理論奠定了基礎。 密立根的定量實驗研究不僅從實驗角度為光量子理論進行了證明,同時也為波爾原子理論提供了證據。 4樓:王珂 光照射到金屬上,引起物質的電性質發生變化。這類光變致電的現象被人們統稱為光電效應。 光電效應分為光電子發射、光電導效應和阻擋層光電效應,又稱光生伏特效應。前一種現象發生在物體表面,又稱外光電效應。後兩種現象發生在物體內部,稱為內光電效應。 按照粒子說,光是由乙份乙份不連續的光子組成,當某一光子照射到對光靈敏的物質(如硒)上時,它的能量可以被該物質中的某個電子全部吸收。 電子吸收光子的能量後,動能立刻增加;如果動能增大到足以克服原子核對它的引力,就能在十億分之一秒時間內飛逸出金屬表面,成為光電子,形成光電流。 單位時間內,入射光子的數量愈大,飛逸出的光電子就愈多,光電流也就愈強,這種由光能變成電能自動放電的現象,就叫光電效應。 我們日常用途的鎢絲燈不會由光電效應產生電子。常用的節能燈，日光燈是啟動瞬間靠熱電子引起，隨後靠離子撞擊產生維持發光電子。燈絲主要是提供電壓和熱量。什麼是光電效應 有某一金屬,當頻率足夠大的光照射到它的時候,從它的表面有電子逸出,這就是光電效應 光電效應 photoelectric effect 是指... 光電效應 photoelectric effect 物質受到輻照後釋放出電子的效應。1887年德國物理學家h.r.赫茲發現電火花間隙受到紫外線照射時會產生更強的電火花。1889年l.霍耳瓦奇發現金屬表面受紫外線照射後會釋放出帶負電的粒子。1900年p.e.a.von勒納測量了這種粒子的荷質比，證實為... 英文名稱 光電效應 photoelectric effect愛因斯坦方程 h 1 2 mv 2 i w 式中 1 2 mv 2是脫出物體的光電子的初動能。金屬內部有大量的自由電子，這是金屬的特徵，因而對於金屬來說，i項可以略去，愛因斯坦方程成為 h 1 2 mv 2 w 假如h 由 h 0 w確定。...什麼是光電效應，什麼叫光電效應
光電效應的含義是什麼光電效應的理論意義和現實意義是什麼？
愛因斯坦的光電效應是什麼，愛因斯坦光電效應理論有哪些內容？