文档介绍：光电效应 康普顿效应
*
第1页，本讲稿共32页
光电效应是在1888年，赫兹做验证电磁波的实验中发现的。
一、光电效应
当光照射到金属表面上时，有电子从金属表面逸出，这种现象称为光电效应。逸出的电子称为光电子。
由于金属表面的电子吸收外界的光子， 克服金属的束缚而逸出金属表面的现象。
外光电效应
内光电效应
１、现象
一些晶体或半导体在受到光照时，其内部的原子释放的光电子仍留在材料内部，使材料的导电性增强，这被称为内光电效应。
*
第2页，本讲稿共32页
研究光电效应主要是要解决以下问题：
１）当光照射到金属表面时，从金属表面逸出来的光电子数和什么因素有关；
２）光电子的初动能由什么因素决定；
３）产生光电子的条件是什么；
４）如何从理论上解释光电效应。
*
第3页，本讲稿共32页
石英窗
光线经石英窗照在光电管的阴极Ｋ上，就有电子从阴极表面逸出——光电子。
光电子在电场的作用下向阳极Ａ运动，形成光电流。
2、光电效应的实验规律
阳极
阴极
A
V
*
第4页，本讲稿共32页
光电效应的实验规律：
１）光电流与入射光强的关系
饱和光电流强度与入射光强度成正比。
所以，单位时间从金属表面逸出的总的光电子数与入射光强成正比。
*
第5页，本讲稿共32页
２）光电子初动能与入射光频率的关系
当 K、A 间加反向电压，光
电子克服电场力作功。当逸出时
初速度最大的光电子也不能到达
阳极，光电流就为0，满足：
光电流恰为0时所加的反向电压 Ua 称为截止电压。
截止电压的大小反映光电子初动能的大小。
*
第6页，本讲稿共32页
实验表明：
式中 K 和U0 都是正数，K 是一个普适恒量，不随金属的种类而变；U0对同一种金属是一个恒量，不同金属U0的值不同，即与金属的种类有关。
表明：光电子逸出时的最大初动能随入射光的频率线性增加，而与入射光的强度无关。
*
第7页，本讲稿共32页
3）产生光电效应的条件（截止频率0 ——红限）
对于每种金属材料，都相应的有一确定的截止频率0 。
所以，当入射光频率 > 0 时，电子才能逸出金属表面。 0 称为光电效应的红限。
而当入射光频率 < 0 时，无论光强多大也无电子逸出金属表面。
４）光电效应是瞬时的。
要产生光电效应，必须有：
截止频率与材料有关与光强无关。
当光照射到金属表面上时，几乎立即就有光电子逸出。从光开始照射，到光电逸出所需时间<10-9s。
*
第8页，本讲稿共32页
光的波动理论与光电效应实验规律相矛盾
光的波动理论
光电效应实验规律
k
n
U
0
e
e
应与光强有关
m
1
2
0
v
2
m
a
x
电子从具有一定振幅的光波中吸收
与光强 无关
I
不论什么频率，只要光足够强，总可
连续供给电子足够的能量而逸出。
n
n
0
金属材料的截止频率
时，无论 多强，均无电子逸出。
I
初动能与光强有关
无红限
有红限
初动能与光强无关
瞬时响应
响应快慢取决光强
光强越弱，电子从连续光波中吸收
并累积能量到逸出所需的时间越长。
只要 不论光强多弱，
n
n
0
几乎同时观察到光电效应。
（小于 ）
s
0
1
9
能量而逸出其初动能
*
第9页，本讲稿共32页
二、爱因斯坦的光量子假设
1、内容：
光不仅在发射和吸收时以能量为h 的微粒形式出现，而且在空间传播时也具有粒子性。
即认为：一束光是一粒粒以光速 c 运动的粒子流，这些粒子称为光量子，简称光子。每一个光子的能量为 =h 。其中 为光的频率，h为普朗克常数。
不同频率的光子具有不同的能量。
h
n
一束频率为 ν 单色平行光的光强，等于单位时间垂直通过单位横截面积的光子数N与每一光子能量h 的乘积。
为了解释光电效应，1905年爱因斯坦在普朗克能量子假说的基础上提出光量子假设。
*
第10页，本讲稿共32页