原子物理之光电效应
普朗克能量子
定义
普朗克认为,带电微粒(高中阶段主要研究电子)辐射或吸收能量的时候,只能辐射或吸收某个最小能量值的整数倍。这个不可再分的最小能量值就叫做能量子。
通常的,我们认为光子也是一种能量子。
能量子大小
公式:
其中,
光电效应
任何照射到金属表面的电磁波,能量被该金属表面电子吸收后,导致电子逸出的现象,称为光电效应,逸出的电子称为光电子。
实验规律
-
任何一种金属都有一个截止频率
,入射光的频率必须大于该截止频率才能产生光电效应。若小于截止频率,则无论光强多强都不会产生光电效应。 -
入射光照射到金属上是,光电子的发射几乎是瞬时的,一般不会超过
。
重要概念
逸出功
逸出功(
光电子最大初动能
发生光电效应后,金属表面电子吸收光子后克服原子核引力逸出时,所具有的最大的动能。
爱因斯坦光电效应方程
表达式:
该方程表明,光电子的最大初动能与入射光的频率
其物理意义是:一个电子吸收光子能量后,一部分克服金属逸出功
饱和光电流
如图,向该光电管加正向电压,则随着正向电压的增大,光电流会趋向于一个饱和值,也就是在电流较小时,电流随电压增大而增大,但当电流增大到一定值,无论如何提高电压,电流都不会增大了。
产生这种现象的原因是在光强一定的情况下,光电子的供应量是有限的,就像是学校放学,学生出校门的速度是
饱和光电流的重要前提条件:光照条件不变!
遏止电压
如图,对光电管加反向电压,在某光照环境下使得光电流正好减为零,该电压称为遏止电压(
公式如下:
其中,
饱和光电流、遏止电压的动态分析
光强的公式:
颜色相同、强度不同的光
他们的遏止电压相同,因为频率相同。
强光的饱和光电流大,弱光的饱和光电流小,因为光子数目减少。
颜色不同、强度相同的光
高频光的遏止电压高,饱和光电流低,
低频光的遏止电压低,饱和光电流高。
原因:光照强度相同,高频光频率高则光子数目少,而饱和光电流与光子数目有关,与频率无关。
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