光电效应

光电效应示意图

光电效应是指金屬表面在光輻照作用下發射電子的效應，发射出来的电子叫做光电子。光波長小於某一臨界值時方能發射電子，即极限频率和极限波长。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，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。可事实是，只要光的频率高於金属的极限频率，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1887年發現,對發展量子理論起了根本性的作用。

物质吸收光子并激发出自由电子的行为称为光电效应。

[编辑] 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 = 移出一個電子所需的能量 + 被發射的電子的動能

代數形式：

其中

• h是普朗克常數，
• f是入射光子的頻率，
• 是功函數，從原子鍵結中移出一個電子所需的最小能量，
• 是被射出的電子的最大動能，
• f₀是光電效應發生的閥值頻率，
• m是被發射電子的靜止質量，
• v_m是被發射電子的速度，

註：如果光子的能量（hf）不大於功函數（φ），就不會有電子射出。功函數有時又以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。

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