光电效应-凯发旗舰厅

光电效应是物理学中一个重要而神奇的现象。特定频率以上的电磁波（这个频率称为极限频率阈值 频率）在辐照下，一些物质中的电子吸收能量后弹出形成电流，即光生电。 famous encyclopedia string

光电现象是德国物理学家赫兹在1887年发现的，正确的解释是爱因斯坦提出的。在科学家研究光电效应的过程中，物理学家对光子的量子性质有了更深入的认识，这对波粒二象性的概念有很大的影响。 famous encyclopedia string

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光电效应

当光照射金属时，这种物质的电特性会发生变化。这种光电致变色现象统称为光电效应（photoeffect）光电效应分为光电子发射、光电导效应和势垒光电效应，又称光伏效应。前一种现象发生在物体表面，也称为外光电效应。后两种现象发生在物体内部，称为内部光电效应。

根据粒子理论，光是由一个不连续的光子组成的，当一个光子照射到光敏物质上时(如硒)on，它的能量可以完全被物质中的一个电子吸收。电子吸收光子的能量后，动能立刻增加；如果动能增加到足以克服原子核的引力，它可以在十亿分之一秒内飞出金属表面，成为光电子，形成光电流。单位时间内，入射光子数越多，飞出的光电子越多，光电流越强这种光能自动释放为电能的现象，叫做光电效应。 famous encyclopedia string

赫兹在1887年发现了光电效应，爱因斯坦是第一个成功解释它的人（金属表面在光的照射下发出的电子的效应称为光电子）只有当光的波长小于某个临界值时，才能发射电子，也就是极限波长，对应的光的频率称为极限频率。临界值取决于金属材料，而发射电子的能量取决于光的波长，与光强无关，不能用光的涨落来解释。和光的波动也有矛盾，就是光电效应的瞬时性根据涨落理论，如果入射光较弱，照射时间较长，金属中的电子可以积累足够的能量，飞出金属表面。但事实是，只要光的频率高于金属的极限频率，无论光的亮度强弱，电子的产生几乎是瞬间的，不超过十减九秒。正确的解释是，光必须是与波长相关的严格定义的能量单位(即光子或光量子)所组成。

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光电效应

在光电效应中，电子的发射方向不是完全定向的。

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光电效应表明光具有粒子性。相应的，光的波动最典型的例子就是光的干涉和衍射。

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只要光的频率超过一定的极限频率，光电子就会立即从光照射的金属表面逃逸，产生光电效应。当在金属外面加上一个闭合电路，加上一个正向电源，这些逃逸的光电子全部到达阳极，形成所谓的光电流。当入射光不变时，通过增加光电池两极的直流电压，提高光电子的动能，光电流会增大。但光电流不会无限增加，受光电子数的限制，存在一个最大值，就是饱和电流。因此，根据光子假说，当入射光的强度增加时，入射光的强度（即单位时间内通过单位垂直面积的光能）取决于单位时间内通过单位垂直面积的光子数，单位时间内通过金属表面的光子数也会增加，所以光子与电子在金属内的碰撞次数也会增加，所以单位时间内从金属表面逃逸的光电子数也会增加，电流也会增加。

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通过大量实验，得出光电效应有以下实验规律： famous encyclopedia string

1．每种金属产生光电效应都有一个极限频率（或称截止频率）也就是说，照射光的频率不能低于某个临界值。相应的波长称为极限波长（或称红限波长）当入射光的频率低于极限频率时，无论光有多强，电子都无法逃逸。 famous encyclopedia string

2．光电效应中产生的光电子的速度与光的频率有关，而与光的强度无关。

3．光电效应的瞬时性。人们发现，当金属被照射时，光电流几乎立即产生。响应时间不得超过10秒的负9秒（1ns） famous encyclopedia string

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光电效应

4.入射光的强度只影响光电流的强度，即只影响单位时间单位面积内逃逸的光电子数。在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大，即入射光越强，在一定时间内发射的电子越多。 famous encyclopedia string

制造光电倍增管

当公式与观察不一致时（即不发射电子或者电子的动能小于预期）这可能是因为该系统不是完全有效的，一些能量以热量或辐射的形式损失了。

光控制电器

光伏控制器

由光电池制成的光控装置可用于自动控制，如自动计数、自动报警、自动跟踪等右上方的图是光控继电器的原理图其工作原理如下：当光线照射到光电池上时，光电池的电路中产生一股电光电流，经放大器放大后使电磁铁m磁化，吸引衔铁n，当光电池上没有光线时，光电池的电路中没有电流，电磁铁m被自动控制，利用光电效应可以测量一些旋转物体的转速。 famous encyclopedia string

光电倍增管

利用光电效应还可以制造多种光电器件，如光电倍增管、电视摄像管、光电管、光电光度计等这是光电倍增管。这支管子能测量很弱的光。右图是光电倍增管的一般结构，有一个阴极k和一个阳极a，还有几个倍增电极

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等。（一般105 ~ 108次）所以这种管只要暴露在很弱的光线下就能产生很大的电流，在工程上使用、天文、军事等方面都有重要作用。

农业病虫害防治

农业害虫的防治需要根据害虫和环境的特点来提出、生态兼容技术体系及关键技术。有害昆虫对敏感光源表现出个体差异和群体一致性的趋光行为特征，通过视觉神经信号反应和生理光子能量需求表现出生物光电效应的本质。利用昆虫的这种趋性诱导增益，一些光电诱导杀虫灯技术和害虫诱导诱捕技术被广泛应用于农业害虫的防治，具有良好的应用前景。

光电效应现象是赫兹在做火花放电实验以证实麦克斯韦 这一现象成为突破麦克斯韦电磁理论的重要证据电磁理论。

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爱因斯坦 他在研究光电效应时对光量子的解释不仅扩展了普朗克的理论s量子理论，还证明了波粒二象性不仅仅是能量所具有的，光辐射本身也是量子化的同时为唯物辩证法的对立统一规律提供了自然科学的证据，具有不可估量的哲学意义。这一理论也为玻尔 原子理论和德布罗意 物质波理论。密立根 的定量实验研究不仅从实验的角度证明了光量子理论，而且为玻尔 的原子理论。

1921年，爱因斯坦因建立光的量子理论并成功解释光电效应而获得诺贝尔物理学奖。

1922年，波尔 因为密立根证实了光量子理论，他的原子理论也得到了实验的支持，从而获得了诺贝尔物理学奖。

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1923年，密立根“因为测量元素电荷和研究光电效应”获得诺贝尔物理学奖。