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光电效应的含义： 在光的照射下物体发射电子的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子。 研究光电效应的实验装置如图1所示，阴极K和阳极A封闭在真空管内，在两极之间加一可变电压，用以加速或阻挡释放出来的电子。光通过小窗照到阴极K上，在光的作用下，电子从电极K逸出，并受电场加速而形成电流，这种电流称为光电流。 图1 实验结果发现，光和光电流之间有一定的依存关系。 （1）在入射光的强度与频率不变的情况下，电流——电压的实验曲线如图2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 图2 另一方面，当加速电压逐渐减小到零，并逐渐变负时（这时电场力对于光电子来说是阻力），光电流并不降为零，这就表明从电极K逸出的光电子具有初动能。所以尽管有电场力阻碍它运动，仍有部分初动能比较大的光电子到达电极A。但由于单位时间内到达阳极A的光电子数减少，所以光电流就随着减小。随着反向电压越来越大，单位时间内到达阳极A的光电子数就越来越少，光电流也就越来越小。但是当反向电压增大到等于 （2）在用相同频率不同强度的光去照射电极K时，得到电流—电压的曲线如图3所示。它显示出对于不同强度的光， 图3 （3）用不同频率的光去照射电极K时，实验的结果是：频率愈高，
图4 总结所有的实验结果，光电效应的规律就可归纳为如下几点： ①在入射光频率一定的情况下，饱和光电流 ②光电子的最大初动能与入射光的强度无关，而只与入射光的频率有关。频率越高，光电子的能量就越大。 ③入射光的频率低于 ④光的照射和光电子的释放几乎是同时的，一般不超过 为了解释光电效应的所有实验结果，1905年爱因斯坦推广了普朗克关于能量子的概念，提出了光子说，光子说能够很好地解释光电效应。把光子的概念应用于光电效应时，爱因斯坦认为一个光子的能量是传递给金属中的单个电子的。电子吸收一个光子后，把能量的一部分用来挣脱金属对它的束缚，余下的一部分就变成电子离开金属表面后的动能，按能量守恒和转化定律应有：
上式即为爱因斯坦光电效应方程，其中 光电效应方程的图象如图5所示，
图5 例1、如图6所示，当电键K断开时，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零，合上电键，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍不为零。当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零。由此可知阴极材料的逸出功为（ ） A. 1.9eV B. 0.6eV C. 2.5eV D. 3.1eV
图6 解析：由于光电子的能量为2.5eV，则电子吸收光子的能量后电子能量就达到2.5eV。当电压表的读数为0.60V时，加在光电管两极间的电压即为0.60V，并且阴极P的电势高，这样从阴极P发射的电子将克服电场力做功到达阳极。当电压表的读数为0.60V时，电流表的读数刚好为零，这说明最大初动能的光电子到达阳极后速度刚好为零，并且克服电场力做功为0.6eV。对于初动能最大的电子我们知道是因为它们在脱离金属时克服外力做的功最少。则可知电子在脱离金属时所要做功的最小值为1.9eV，即可知阴极材料的逸出功为1.9eV。
例2. 关于光电效应下述说法中正确的是（ ） A. 光电子的最大初动能随着入射光强度的增大而增大 B. 只要入射光的强度足够强，照射时间足够长，就一定能产生光电效应 C. 在光电效应中，饱和光电流的大小与入射光的频率无关 D. 任何一种金属都有一个极限频率，低于这个频率的光不能发生光电效应 解析：由前面的实验规律知，光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，而与光的强度无关，所以答案A错误。是否能发生光电效应是由光的频率决定的，只要光的频率大于金属的极限频率就可以发生光电效应，而与光的强度与照射时间无关。则答案B错误。对于答案C正确的理解是这样的，饱和光电流的大小是与光强有关，但不等于说与入射光的频率无关。饱和光电流与光强成正比的结论应是在入射光频率一定的条件下才成立的。若入射光的强度一定时，入射光的光子数便取决于每一个光子的能量，根据光子说可知，频率越大的光子能量就越大，则光子数便越小，入射光子数越少，打出的光电子数就越少，饱和光电流便小了，所以在光强一定时，入射光的频率越大，则饱和光电流就越小。所以答案C错误，正确的答案为D。 |
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