【光电效应】

物质（主要指金属）在光的照射下释放出电子的现象，称之为光电效应。其所释放出的电子叫做“光电子”。1887 年德国物理学家，赫兹首先发现，这种效应不能简单地用光的波动理论来解释，1905 年爱因斯坦引入光子概念才满意地说明了这一现象。根据爱因斯坦的理论，当光照射到物体上时，光子的能量可被物体中某个原子的外层电子全部吸收。如果电子吸收的能量 hν足够大，使它不但具有足以摆脱原子束缚它的能量（即电离能量）I，而且还有能量用于脱离物体表面所需的逸出功（或叫做功函数） W，则电子就可以从物体表面脱逸出来，成为光电子，这就是光电效应的过程爱因斯坦方程是

hv = 1 mv² + I + W 2

式中的 1 mν ²是脱出物体的光电子的初始动能。对于金属来说，其内部

2

有大量的自由电子，这些自由电子不需要克服脱离原子的电离能量，因而对金属来说，I 可以略去，爱因斯坦方程成为

hv = 1 mv² + W

2

如果 hν＜W，电子就不能脱出金属的表面。对于一定的金属，产生光电效应的最小光频率（极限频率）ν0 由

HV0=W

确定。相应的红限波长为

λ 0 =

0

= hc W

由此可见，光电效应只有在照射物体的光频率大于某个确定值时，物体才能发出光电子，这个频率就是ν0，相应的波长λ0 通常称为红限波长。不同的物质具有不同的极限频率ν0 和相应的红限波长λ0。被照物体发射的

光电子数和照射光的强度成正比。光电子脱出物体时的初始功能只和照射光的频率有关而与发光强度无关。从实验中还得知，产生光电流的过程非常快，一般不超过 10-9 秒；光照射停止，光电流也就立即停止。这表明光电效应是瞬时的。利用光电效应可以制造光电倍增管。光电倍增管能将一次次闪光转换成一个个放大的电脉冲，然后送到电子线路中，被记录下来。大多数纯金属材料的逸出功约在 2～6 电子伏特之间或大一些。这表明其红限波长要小于 4×10-5 厘米，可见，可见光对这些物质不能产生光电效应。高效率的光电效应材料，除逸出功应较低外，还需具有能将大部分照射光吸收，并能更多地将它转变为电子动能的特性，所以反射性高及透明的物质不是理想的光电效应材料。碱金属钠、钾等物质是极好的光电效应材料。其中钾的逸出功为 2eV（电子伏特），钠的逸出功为 2.3eV。