光电效应的实验规律

经典的光电实验装置如图所示。
单色光照射到光电管阴极K,K释放出电子,称为光电子
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光电流与入射光强的关系

  1. 电压U增大,光电流i增大——>达到饱和光电流
  1. 入射光强度I↑→光电流i↑,饱和光电流
  1. 饱和光电流 (单位时间内K发出的光电子数)与入射光强成正比
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结论1:单位时间内,受光照的金属板中释放出来的光电子数和入射光的强度成正比
当U=0时,光电流 ,这说明光电子有初动能,即使不施加正向的电压也可以到达阳极

光电子初动能与入射光频率的关系

当反向电势差达到 时,光电流刚好为零,此时 称为遏止电压
  1. 光电子的最大初动能等于反抗遏止电压所做的功
  1. 遏止电势差与光强无关,亦即光电子初动能与入射光强度无关
  1. 遏止电压与入射光频率的关系
其中k是普适常数,与材料无关;不同金属有不同的
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存在截止频率(红限频率)

入射光频率小于截止频率,不管光强多大,都不会产生光电流

光电效应与时间的关系

所需时间不超过
无论光强如何,光照射与光电子的产生几乎同时,没有明显的时间间隔

爱因斯坦光子学说

光子理论

  1. 光是一种在真空中以光速c传播的粒子流,称为“光量子”
  1. 一个光子的能量
  1. 光的强度 ,其中N是单位时间通过单位垂直面积的光子数

爱因斯坦光电效应方程

其中A是逸出功

用光子理论解释光电效应

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光子的质量和动量

由爱因斯坦相对论中的质能关系:
频率为 的光子的质量为:
光子的动量为;
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就是解一个二元一次方程组
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