光电效应总结
光电效应知识点总结

光电效应知识点总结光电效应是指当光照射到金属表面时,金属会释放出电子的现象。
这一现象的发现对于量子理论的发展具有重要的意义。
以下是对光电效应的相关知识点的总结。
一、光电效应的基本概念和原理光电效应是指当光照射到金属表面时,金属会释放出电子的现象。
该现象的解释需要借助于光的粒子性和波动性。
根据光的粒子性,光子是光的基本单位,能量E与频率f满足E = hf,其中h为普朗克常数。
根据光的波动性,光波的能量E与频率f、波长λ满足E = hf = hc/λ,其中c为真空中的光速。
二、光电效应与波长、频率的关系根据实验观察,当光的波长增加,光电子的最大动能增加,但光电子的数量不变。
而当光的频率增加时,光电子的数量增加,但最大动能不变。
因此,光电效应与光的波长和频率有一定的关系。
三、光电效应与金属的工作函数光电效应的发生与金属的工作函数有关。
工作函数是金属表面的电子解离所需的最小能量。
当光的能量大于金属的工作函数时,光电效应才会发生。
金属的工作函数与光电子的最大动能成正比关系。
四、光电效应的应用1. 光电池:光电池利用光电效应将光能转化为电能。
当光照射到光电池上时,光电池内的半导体材料会产生电子-空穴对,从而产生电流。
2. 光感应器:光电效应的应用之一是光感应器。
光感应器利用光电效应来检测光的强度和频率,常应用于自动控制、光电测量等领域。
3. 光电倍增管:光电倍增管是利用光电效应来放大光信号的装置。
光电倍增管中的光电效应会引发电子的倍增效应,从而放大光信号的强度。
五、光电效应的实验进行光电效应实验时,通常需要使用光电效应装置和光源。
光源可以是激光、白炽灯等,而光电效应装置则包括一个金属阴极和阳极,以及一个测量电流的电路等。
通过测量电流的变化,可以验证光电效应的发生。
总结:光电效应作为物理学的重要现象,对于量子理论的发展具有重要的意义。
了解光电效应的基本概念和原理,以及与波长、频率、工作函数的关系,有助于我们深入理解光电效应的本质。
光电效应知识点手写版总结

光电效应知识点手写版总结一、光电效应的基本概念光电效应是指当金属或半导体受到光的照射时,由于光子的能量大于金属或半导体的功函数时,电子被激发并逸出金属或半导体的表面的现象。
光电效应是近代物理学的重要发现,对解释光的波粒二象性和建立光量子理论有着深远的意义。
光电效应的基本原理是根据光子的波粒二象性和能量守恒定律,通过光子与电子碰撞转移能量并促使电子逸出金属或半导体表面的过程。
光电效应的关键参数包括光子的能量和频率、金属或半导体的功函数、光电子的最大动能等。
二、光电效应的实验光电效应的实验包括光电子发射实验和双光电子实验两种。
1. 光电子发射实验:实验装置包括光电子枪、闪光灯、电流计等。
通过控制光源的强度和频率,测量逸出电子的最大动能和电子逸出的电流,可以验证光电效应的基本规律和公式。
2. 双光电子实验:实验装置包括两个光电子枪、闪光灯、电流计等。
通过两个光源分别照射两个金属的表面,可以研究光子的波粒二象性和光电效应的统计规律。
三、光电效应的经典解释光电效应的经典解释是指根据经典物理学的电磁波理论,认为光是一种波动现象,光的能量与强度成正比,光的频率与颜色(波长)有关。
而光子的动能与金属的功函数、光的频率和波长等因素有关。
这一解释可以部分解释光电效应的规律性,但无法解释一些实验现象,例如逸出电子的时间延迟和光子的横向动态性等。
四、光电效应的量子解释光电效应的量子解释是指根据光的波粒二象性和量子物理学的理论,认为光子是一种具有能量和动量的微粒,光的能量与频率成正比,光的波长与动量有关。
光子与金属或半导体表面上的电子碰撞后,能量和动量转移给电子,促使电子逸出金属或半导体的表面。
这一解释可以解释光电效应的一些实验现象,例如逸出电子的最大动能与光的频率成正比,以及逸出电子的时间延迟等。
五、光电效应的应用光电效应在现代科技中有着广泛的应用,包括太阳能电池、光电探测器、光电导航系统、激光通信等领域。
通过光电效应,可以将光能直接转化为电能,实现清洁能源的利用和利用光信号进行通信和探测等。
光电效应知识点总结

光电效应知识点总结光电效应是指当光照射在金属表面时,金属中的电子吸收光子的能量后逸出表面,形成电流的现象。
这一现象在物理学领域具有重要意义,其研究和应用涉及诸多方面。
以下是光电效应的知识点总结,分为基本概念、实验现象、理论解释和应用四个部分。
一、基本概念1. 光子:光子是光的粒子,具有一定的能量。
能量与光子的频率成正比,数学表达式为:E = hf,其中 E 为光子能量,f 为光子频率,h 为普朗克常数。
2. 极限频率:当光照射在金属表面时,只有当光的频率大于某特定频率时,金属中的电子才会逸出。
这个特定频率称为极限频率(threshold frequency)。
3. 逸出功:金属表面电子逸出所需的最小能量称为逸出功(work function)。
不同金属的逸出功不同,且逸出功与金属的电子亲和能、电子构型等因素有关。
4. 爱因斯坦光电效应方程:当光电效应发生时,光电子的最大初动能与光子频率、逸出功和普朗克常数之间存在关系,可用以下方程表示:Kmax = hf - W0,其中 Kmax 为光电子的最大初动能,f 为光子频率,W0 为逸出功。
二、实验现象1. 赫兹实验:1887 年,德国物理学家赫兹发现,当光照射在两个锌球中的一个时,两个锌球会发生电火花。
这一实验证实了光电效应的存在,并为后续研究奠定了基础。
2. 爱因斯坦光电效应方程的实验验证:爱因斯坦通过对光电效应进行理论解释,提出了光电效应方程。
实验验证表明,光电效应的现象和爱因斯坦的理论预测相符,从而证实了光具有粒子性。
3. 光电效应的频率依赖性:实验发现,光电效应的发生与光的频率有关。
当光的频率大于极限频率时,无论光照强度如何,都会发生光电效应。
三、理论解释1. 光子理论:光子理论认为,光是由一系列能量量子组成的。
当光子照射到金属表面时,光子与金属中的电子相互作用,使电子获得足够的能量从而逸出。
2. 电子亲和能与光电效应:金属中的电子与原子核之间存在一定的相互作用能量,称为电子亲和能。
光电效应报告总结

光电效应报告总结一、引言光电效应,一个在19世纪末被发现的物理现象,是物理学的一个重要分支。
光电效应指的是光子通过照射物体表面,将能量传递给电子,使电子从原子或分子中逸出的现象。
这个现象的研究不仅揭示了光的粒子性,而且对现代科技,如光电子学、太阳能电池等领域产生了深远影响。
二、实验目的本次实验的目的是通过观察和分析光电效应,了解光电效应的基本原理和特性,同时掌握测量光电效应的基本方法。
三、实验原理光电效应的发生基于光的粒子性。
当光子照射到物体表面时,其能量被吸收并传递给电子。
如果这个能量足够大,电子将被从原子或分子中射出,形成光电流。
光电效应的产生与光的波长和强度有关,其大小可以通过光电效应公式计算:E=hc/λ-Φ其中E是电子的动能,h是普朗克常数,c是光速,λ是光的波长,Φ是金属的功函数。
四、实验过程实验中,我们使用了光电效应实验装置,该装置包括光源、滤光片、样品、光电探测器和电流表等部分。
首先,我们调整光源的波长和强度,然后调整滤光片以选择所需波长的光。
接着,将光照射到样品上,并观察电流表的变化。
通过改变光的波长和强度,我们可以观察并记录光电效应的变化情况。
五、实验结果与分析实验结果如下表所示:波长(nm)强度(mw/cm²)电流(μA)400 100500 100600 100400 50400 200通过对比不同波长和强度的光下的电流值,我们可以看出,当光的波长越短,强度越大时,产生的电流越大。
这说明光电效应的大小与光的波长和强度有关。
根据光电效应公式,我们可以计算出电子的动能随波长的变化情况。
当波长从400nm增加到600nm时,电子的动能从减小到。
这说明电子在吸收光子的能量后获得了足够的动能逃离原子或分子的束缚。
此外,我们还观察到当光的强度增加时,电流也随之增加。
这说明增加光的强度可以增加光子与电子碰撞的概率,从而提高光电效应的产生效率。
六、结论通过本次实验,我们深入了解了光电效应的基本原理和特性。
光电效应原理及其应用知识点总结

光电效应原理及其应用知识点总结在物理学的众多奇妙现象中,光电效应无疑是一颗璀璨的明星。
它不仅揭示了光的粒子性,还为现代科技的发展奠定了坚实的基础。
接下来,让我们一同深入探索光电效应的原理及其广泛的应用。
一、光电效应原理光电效应,简单来说,就是当光照射到金属表面时,金属中的电子会吸收光子的能量而从金属表面逸出的现象。
要理解光电效应,首先得认识几个关键概念。
1、光子:光是由一份一份不连续的能量子组成,这些能量子被称为光子。
每个光子的能量与光的频率成正比,即$E = h\nu$,其中$E$ 是光子能量,$h$ 是普朗克常量,$\nu$ 是光的频率。
2、逸出功:使电子从金属表面逸出所需要的最小能量,用$W_0$ 表示。
不同的金属具有不同的逸出功。
当光照射到金属表面时,如果光子的能量大于金属的逸出功,电子就能吸收光子的能量并克服金属的束缚而逸出,成为光电子。
光电效应具有以下几个重要特点:1、存在截止频率:只有当入射光的频率大于某一特定频率(截止频率)时,才会发生光电效应。
低于截止频率的光,无论光强多大,都不会产生光电效应。
2、光电子的初动能与入射光的频率有关,而与光强无关:入射光的频率越高,光电子的初动能越大。
3、光电流强度与入射光的强度成正比:在发生光电效应的前提下,入射光越强,单位时间内逸出的光电子数越多,光电流越大。
二、光电效应的应用光电效应在现代科技中有着广泛而重要的应用,极大地推动了社会的发展和进步。
1、光电传感器光电传感器是利用光电效应将光信号转换为电信号的装置。
常见的有光电二极管、光电三极管等。
它们在自动控制、测量技术、通信等领域发挥着重要作用。
例如,在工业生产中的自动计数、自动报警系统中,光电传感器能够快速、准确地检测到物体的存在和运动状态。
2、太阳能电池太阳能电池是基于光电效应将太阳能转化为电能的器件。
当太阳光照射到太阳能电池板上时,光子的能量被半导体材料中的电子吸收,产生光生伏特效应,从而形成电流。
高二物理下册光电效应知识点总结

高二物理下册光电效应知识点总结光电效应(Photoelectric Effect)是指当光照射到金属表面时,金属表面会释放出电子的现象。
这一现象的发现对于理解光的本质和电子的行为有着重大的意义。
以下是高二物理下册光电效应的知识点总结。
一、光电效应的发现与实验结果光电效应的发现是由德国物理学家赫兹在1887年进行的实验中观察到的。
他使用紫外线照射金属表面,发现金属表面会放出负电荷,即电子。
通过实验发现,光电效应的实验结果具有以下几个特点:1. 光电子的动能与频率有关:随着光的频率增大,光电子的动能也增大;频率低于某一临界值时,无光电子发射。
2. 光电子的动能与光强有关:光强增大,光电子动能增大;光强低于一定值时,无光电子发射。
3. 光电子的动能与金属种类有关:不同金属的光电效应存在差异。
二、光电效应的理论解释爱因斯坦在1905年提出的光量子论为解释光电效应提供了重要的理论基础。
根据光量子论,光子是光的基本单位,光子的能量与光的频率有关,即E = hν,其中E代表光子的能量,h为普朗克常量(6.63×10^-34 J·s),ν为光的频率。
光子在与金属表面相互作用时,能够将一部分能量转移给金属中的电子,当能量超过金属电子的逸出功时,电子会逸出金属表面成为光电子。
三、光电效应的应用光电效应不仅对物理学的发展有重要意义,还在许多实际应用中发挥着重要的作用。
以下列举了一些光电效应的应用:1. 光电池:将光能转化为电能的装置,利用光电效应原理,通过光电子的吸收与释放实现能量转换。
2. 光电管:利用光电效应原理制成的电子管,在放大和检测光信号方面有广泛应用。
3. 光电倍增管:利用光电效应原理,将入射的光子放大成电子,进而放大电流,用于弱光信号的放大。
4. 光电探测器:利用光电效应原理进行光信号检测,如光电二极管、光电三极管等。
四、光电效应实验为了进一步了解光电效应并验证相关理论,光电效应实验是必不可少的。
高中物理光电效应知识点总结

高中物理光电效应知识点总结1、光电效应如图1所示,用弧光灯照射锌板,与锌板相连的验电器就带正电,即锌板也带正电这说明锌板在光的照射下发射出了电子。
图1(1)定义:在光的照射下物体发射出电子的现象,叫做光电效应,发射出来的电子叫做光电子。
(2)研究光电效应的实验装置(如图2所示)阴极K和阳极A 是密封在真空玻璃管中的两个电极,K在受到光照时能够发射光电子,电源加在K与A之间的电压大小可以调整,正负极也可以对调。
图22、光电效应的规律(1)光电效应的实验结果首先在入射光的强度与频率不变的情况下,I-U的实验曲线如图3所示,曲线表明,当加速电压U增加到一定值时,光电流达到饱和值Im。
这是因为单位时间内从阴极K射出的光电子全部到达阳极A,若单位时间内从阴极K上逸出的光电子数目为n,则饱和电流Im=ne 式中e为电子电荷量,另一方面,当电压U减小到零,并开始反向时,光电流并没降为零,这就表明从阴极K逸出的光电子具有初动能,所以尽管有电场阻碍它运动,仍有部分光电子到达阳极A,但是当反向电压等于-Uc时,就能阻止所有的光电子飞向阳极A,使光电流降为零,这个电压叫遏止电压,它使具有最大初速度的电子也不能到达阳极A,如果不考虑在测量遏止电压时回路中的接触电势差,那么我们就能根据遏止电压-Uc来确定电子的最大速度vm和最大动能,即图3在用相同频率不同强度的光去照射阴极K时,得到的I-U曲线如图4所示,它显示出对于不同强度的光,Uc是相同的,这说明同频率、不同强度的光所产生的光电子的最大初动能是相同的。
此外,用不同频率的光去照射阴极K时,实验结果是:频率愈高,Uc愈大,如图5,并且与Uc成线性关系,如图6。
频率低于ν0的光,不论强度多大,都不能产生光电子,因此,ν0称为截止频率,对于不同的材料,截止频率不同。
(2)光电效应的实验规律①饱和电流Im的大小与入射光的强度成正比,也就是单位时间内逸出的光电子数目与入射光的强度成正比(见图4)。
物理光电效应知识点总结

物理光电效应知识点总结一、光电效应的概念光电效应是指当光照射到金属表面时,金属会发生电子的发射现象。
这种现象可以解释为光子能量被金属中的自由电子吸收,使其获得足够的能量跨越离子势垒并逃离金属表面。
二、光电效应的重要特点1. 光电效应与光的频率有关:根据光电效应的实验结果,只有当光的频率超过某个临界频率,才能引起光电效应。
这个临界频率与金属的性质有关,与光的强弱无关。
2. 光电效应与光的强度有关:光的强度增加会增加光电子的数量,但不会改变光电子的动能。
而光的频率增加会增加光电子的动能,但不会改变光电子的数量。
3. 光电效应是瞬时的:当光照射停止后,光电子发射也会立即停止。
这表明光电效应是一个瞬时的过程,没有时间延迟。
4. 光电效应不受金属温度影响:光电效应的发生与金属的温度无关,只与光的频率和强度有关。
三、光电效应的实验现象1. 光电流的产生:当金属表面照射到光时,金属表面会产生电流。
光电流的大小与光的频率和强度有关。
2. 光电子的动能:光电子的动能与光的频率有关,与光的强度无关。
光的频率越高,光电子的动能越大。
3. 光电子的发射角度:根据实验结果,光电子的发射角度与光的入射角度相等。
四、光电效应的解释根据光电效应的实验结果,爱因斯坦提出了光量子假设,即光是由一些能量确定的量子(光子)组成的。
光电效应可以用光子与金属中的电子发生相互作用的过程来解释。
当光照射到金属表面时,光子与金属中的电子发生碰撞,将能量传递给电子。
当电子吸收到足够的能量时,就能跨越离子势垒并逃离金属表面,形成光电子。
五、光电效应的应用1. 光电池:利用光电效应的原理,将光能转化为电能的装置。
光电池广泛应用于太阳能电池板、光电传感器等领域。
2. 光电二极管:光电二极管是一种利用光电效应工作的电子器件,用于将光信号转化为电信号。
3. 光电倍增管:光电倍增管是一种利用光电效应放大光信号的器件,常用于低光强信号的检测和放大。
光电效应作为光的粒子性质的重要实验证据,对于理解光的本质和光与物质相互作用的机制具有重要意义。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
★光电效应光电效应是物理学中一个重要而神奇的现象。
在高于某特定频率的电磁波照射下,某些物质内部的电子会被光子激发出来而形成电流,即光生电。
光电现象由德国物理学家赫兹于1887年发现,而正确的解释为爱因斯坦所提出。
科学家们在研究光电效应的过程中,物理学者对光子的量子性质有了更加深入的了解,这对波粒二象性概念的提出有重大影响定律定义光电效应光照射到金属上,引起物质的电性质发生变化。
这类光变致电的现象被人们统称为光电效应(Photoelectric effect)。
光电效应分为光电子发射、光电导效应和阻挡层光电效应,又称光生伏特效应。
前一种现象发生在物体表面,又称外光电效应。
后两种现象发生在物体内部,称为内光电效应。
按照粒子说,光是由一份一份不连续的光子组成,当某一光子照射到对光灵敏的金属(如硒)上时,它的能量可以被该金属中的某个电子全部吸收。
电子吸收光子的能量后,动能立刻增加;如果动能增大到足以克服原子核对它的引力,就能在十亿分之一秒时间内飞逸出金属表面,成为光电子,形成光电流。
单位时间内,入射光子的数量愈大,飞逸出的光电子就愈多,光电流也就愈强,这种由光能变成电能自动放电的现象,就叫光电效应。
赫兹于1887年发现光电效应,爱因斯坦第一个成功的解释了光电效应(金属表面在光辐照作用下发射电子的效应,发射出来的电子叫做光电子)。
光波长小于某一临界值时方能发射电子,即极限波长,对应的光的频率叫做极限频率。
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而与光强度无关,这一点无法用光的波动性解释。
还有一点与光的波动性相矛盾,即光电效应的瞬时性,按波动性理论,如果入射光较弱,照射的时间要长一些,金属中的电子才能积累住足够的能量,飞出金属表面。
可事实是,只要光的频率高于金属的极限频率,光的亮度无论强弱,电子的产生都几乎是瞬时的,不超过十的负九次方秒。
正确的解释是光必定是由与波长有关的严格规定的能量单位(即光子或光量子)所组成。
光电效应里电子的射出方向不是完全定向的,只是大部分都垂直于金属表面射出,与光照方向无关。
光是电磁波,但是光是高频震荡的正交电磁场,振幅很小,不会对电子射出方向产生影响。
光电效应说明了光具有粒子性。
相对应的,光具有波动性最典型的例子就是光的干涉和衍射。
只要光的频率超过某一极限频率,受光照射的金属表面立即就会逸出光电子,发生光电效应。
当在金属外面加一个闭合电路,加上正向电源,这些逸出的光电子全部到达阳极便形成所谓的光电流。
在入射光一定时,增大光电管两极的正向电压,提高光电子的动能,光电流会随之增大。
但光电流不会无限增大,要受到光电子数量的约束,有一个最大值,这个值就是饱和电流。
所以,当入射光强度增大时,根据光子假设,入射光的强度(即单位时间内通过单位垂直面积的光能)决定于单位时间里通过单位垂直面积的光子数,单位时间里通过金属表面的光子数也就增多,于是,光子与金属中的电子碰撞次数也增多,因而单位时间里从金属表面逸出的光电子也增多,电流也随之增大。
数学推导光束里的光子所拥有的能量与光的频率成正比。
假若金属里的自由电子吸收了一个光子的能量,而这能量大于或等于某个与金属相关的能量阈(阀)值(称为这种金属的逸出功),则此电子因为拥有了足够的能量,会从金属中逃逸出来,成为光电子;若能量不足,则电子会释出能量,能量重新成为光子离开,电子能量恢复到吸收之前,无法逃逸离开金属。
增加光束的辐照度会增加光束里光子的“密度”,在同一段时间内激发更多的电子,但不会使得每一个受激发的电子因吸收更多的光子而获得更多的能量。
换言之,光电子的能量与辐照度无关,只与光子的能量、频率有关。
被光束照射到的电子会吸收光子的能量,但是其中机制遵照的是一种非全有即全无的判据,光子所有能量都必须被吸收,用来克服逸出功,否则这能量会被释出。
假若电子所吸收的能量能够克服逸出功,并且还有剩余能量,则这剩余能量会成为电子在被发射后的动能。
逸出功 W 是从金属表面发射出一个光电子所需要的最小能量。
如果转换到频率的角度来看,光子的频率必须大于金属特征的极限频率,才能给予电子足够的能量克服逸出功。
逸出功与极限频率 v0之间的关系为W=h*v0其中,h是普朗克常数,是光频率为h*v0 的光子的能量。
克服逸出功之后,光电子的最大动能 Kmax 为Kmax=hv-W=h(v-v0)其中,hv 是光频率为 v的光子所带有并且被电子吸收的能量。
实际物理要求动能必须是正值,因此,光频率必须大于或等于极限频率,光电效应才能发生。
光电效应原文关于光的产生和转化的一个启发性观点爱因斯坦1905年3月在物理学家关于气体或其他有重物体所形成的理论观念同麦克斯韦关于所谓空虚空间中的电磁过程的理论之间,有着深刻的形式上的分歧。
这就是,我们认为一个物体的状态是由数目很大但还是有限个数的原子和电子的坐标和速度来完全确定的;与此相反,为了确定一个空间的电磁状态,我们就需要用连续的空间函数,因此,为了完全确定一个空间的电磁状态,就不能认为有限个数的物理量就足够了。
按照麦克斯韦的理论,对于一切纯电磁现象因而也对于光来说,应当把能量看作是连续的空间函数,而按照物理学家的看法,一个有重客体的能量,则应当用其中原子和电子所带能量的总和来表示。
一个有重物体的能量不可能分成任意多个、任意小的部分,而按照光的麦克斯韦理论(或者更一般地说,按照任何波动理论),从一个点光源发射出来的光束的能量,则是在一个不断增大的体积中连续地分布的。
用连续空间函数来运算的光的波动理论,在描述纯悴的光学现象时,已被证明是十分卓越的,似乎很难用任何别的理论来替换。
可是,不应当忘记,光学观测都同时间平均值有关,而不是同瞬时值有关,而且尽管衍射、反射、折射、色散等等理论完全为实验所证实,但仍可以设想,当人们把用连续空间函数进行运算的光的理论应用到光的产生和转化的现象上去时,这个理论会导致和经验相矛盾。
确实在我看来,关于黑体辐射,光致发光、紫外光产生阴极射线,以及其他一些有关光的产生和转化的现象的观察,如果用光的能量在空间中不是连续分布的这种假说来解释.似乎就更好理解。
按照这里所设想的假设,从点光源发射出来的光束的能量在传播中不是连续分布在越来越大的空间之中,而是由个数有限的、局限在空间各点的能量子所组成,这些能量子能够运动,但不能再分割,而只能整个地被吸收或产生出来。
下面我将叙述一下我的思考过程,并且援引一些引导我走上这条道路的事实,我希望这里所要说明的观点对一些研究工作者在他们的研究中或许会显得有用。
§1关于“黑体辐射”理论的一个困难让我们首先仍采用麦克斯韦理论和电子论的观点来考察下述情况。
设在一个由完全反射壁围住的空间中,有一定数目的气体分子和电子,它们能够自由地运动,而且当它们彼此很靠近时,相互施以保守力的作用,也就是说,它们能够象气体[分子]运动理论中的气体分子那样相互碰撞。
此外,还假设有一定数目的电子被某些力束缚在这空间中一些相距很远的点上,力的方向指向这些点,其大小同电子与各点的距离成正比。
当自由的[气体]分子和电子很靠近这些[束缚]电子时,这些电子同自由的分子和电子之间也应当发生保守[力]的相互作用。
我们称这些束缚在空间点上的电子为“振子”;它们发射一定周期的电磁波,也吸收同样周期的电磁波。
根据有关光的产生的现代观点,在我们所考察的空间中,按照麦克斯韦理论处于动态平衡情况下的辐射,应当与“黑体辐射”完全等同——至少当我们把一切具有应加以考虑的频率的振子都看作存在时是这样。
我们暂且不考虑振子发射和吸收的辐射,而深入探讨同分子和电子的相互作用(或碰憧)相适应的动态平衡的条件问题。
气体[分子]运动理论为动态平衡提出的条件是:一个电子振子的平均动能必须等于一个气体分子平移运动的平均动能。
如果我们把电子振子的运动分解为三个相互垂直的[分]振动,那末我们求得这样一个线性[分]振动的能量的平均值为这里R是绝对气体常数,N是克当量的“实际分子”数,而T是绝对温度。
由于振子的动能和势能对于时间的平均值相等,所以能量等于自由单原子气体分子的动能的。
如果现在不论由于哪一种原因——在我们的情况下由于辐射过程——使一个振子的能量具有大于或小于的时间平均值,那末,它同自由电子和分子的碰撞将导致气体得到或丧失平均不等于零的能量。
因此,在我们所考察的情况中,只有当每一个振子都具有平均能量时,动态平衡才有可能。
我们进一步对振子同空间中存在的辐射之间的相互作用作类似的考虑。
普朗克(Planck)先生曾假定辐射可以看作是一种所能想象得到的最无序的过程,在这种假定下,他推导出了这种情况下动态平衡的条件。
他找到:这里是本征频率为ν的一个振子(每一个振动分量)的平均能量,c是光速,ν是频率,而是频率介于ν和之间的那部分辐射在每个单位体积中的能量。
频率为ν的辐射,如果其能量总的说来既不是持续增加,又不是持续减少,那么,下式必定成立。
作为动态平衡的条件而找到的这个关系,不但不符合经验,而且它还表明,在我们的图象中,根本不可能谈到以太和物质之间有什么确定的能量分布。
因为振子的振动数范围选得愈广,空间中辐射能就会变得愈大,而在极限情况下我们得到:§2.关于普朗克对基本常数的确定下面我们要指出普朗克先生所作出的对基本常数的确定,这在一定程度上是同他所创立的黑体辐射理论不相关的。
迄今为止,所有经验都能满足的关于的普朗克公式是:其中,对于大的值,即对于大的波长和辐射密度,这个公式在极限情况下变成下面的形式:人们看到,这个公式是同§l 中用麦克斯韦理论和电子论所求得的公式相符的。
通过使这两个公式的系数相等,我们得到:或者这就是说,一个氢原子重克克。
这正好是普朗克先生所求得的数值,它同用其他方法求得的关于这个量的数值令人满意地相符合。
我们因此得出结论:辐射的能量密度和波长愈大,我们所用的理论基础就愈显得适用;但是,对于小的波长的小的辐射密度,我们的理论基础就完全不适用了。
方程在以爱因斯坦方式量化分析光电效应时使用以下方程:光子能量 = 移出一个电子所需的能量 + 被发射的电子的动能代数形式:其中h是普朗克常数,ν是入射光子的频率,是功函数,从原子键结中移出一个电子所需的最小能量,是被射出的电子的最大动能,ν0是光电效应发生的阈值频率,m是被发射电子的静止质量,vm是被发射电子的速度,注:如果光子的能量(hν)不大于功函数(ϕ),就不会有电子射出。
功函数有时又以W标记。
这个方程与观察不符时(即没有射出电子或电子动能小于预期),可能是因为某些能量以热能或辐射的形式散失了。
效应(一)反常光生伏特效应:光生伏特效应一般光生电压不会超过Vg=Eg/e,但某些薄膜型半导体被强白光照射会出现比Vg高的多的光生电压,称反常光生伏特效应。