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一、光电效应现象 当光线照射在金属表面时，金属中有电子逸出的现象，称为光电效应。逸出的电子称为光电子。光电子定向移动形成的电流叫光电流。 1、光电效应的实验规律 1）存在饱和电流 光照不变，增大UAK，G 表中电流达到某一值后不再增大，即达到饱和值。因为光照条件一定时，K 发射的电子数目一定。 实验表明：入射光越强，饱和电流越大，单位时间内发射的光电子数越多。 2）存在遏止电压和截止频率 U = 0 时，I ≠ 0，因为电子有初速度,加反向电压，如图所示：光电子所受电场力方向与光电子速度方向相反，光电子做减速运动。若 ,则I=0，式中 Uc 为遏止电压。遏止电压 Uc ：使光电流减小到零的反向电压
光电效应伏安特性曲线
实验表明：对于一定颜色(频率)的光, 无论光的强弱如何，遏止电压是一样的。光的频率 ν 改变时，遏止电压也会改变。 光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，与入射光的强弱无关。截止频率：对于每种金属，都有相应确定的截止频率 νc 。 当入射光频率 ν > νc 时，电子才能逸出金属表面； 当入射光频率 ν < νc 时，无论光强多大也无电子逸出金属表面。 3） 具有瞬时性 实验结果：即使入射光的强度非常微弱，只要入射光频率大于被照金属的极限频率，电流表指针也几乎是随着入射光照射就立即偏转。 更精确的研究推知，光电子发射所经过的时间不超过10-9秒 ( 这个现象一般称作“光电子的瞬时发射”)。 勒纳德等人通过实验得出以下结论 ①对于任何一种金属，都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率，才能发生光电效应，低于这个频率就不能发生光电效应； ②当入射光的频率大于极限频率时，入射光越强，饱和电流越大； ③光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光的频率增大而增大； ④入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10-9秒。 逸出功 W0：使电子脱离某种金属所做功的最小值，叫做这种金属的逸出功。 光越强，逸出的电子数越多，光电流也就越大。按照光的电磁理论，可以得到以下结论 ①光越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电压 Uc 应与光的强弱有关。 实验表明：对于一定颜色(频率)的光, 无论光的强弱如何，遏止电压是一样的。 ②不管光的频率如何，只要光足够强，电子都可获得足够能量从而逸出表面，不应存在截止频率。 ③如果光很弱，按经典电磁理论估算，电子需几分钟到十几分钟的时间才能获得逸出表面所需的能量，这个时间远远大于10-9s。 以上三个结论都与实验结果相矛盾的，所以无法用经典的波动理论来解释光电效应。 2、爱因斯坦的光量子假设 1）光不仅在发射和吸收时以能量为 hν 的微粒形式出现，而且在空间传播时也是如此。 也就是说，频率为 ν 的光是由大量能量为 ε = hν 的光子组成的粒子流组成的，这些光子沿光的传播方向以光速 c 运动。 2）爱因斯坦光电效应方程 在光电效应中金属中的电子吸收了光子的能量，一部分消耗在电子逸出功 W0 ，另一部分变为光电子逸出后的动能 Ek 。由能量守恒可得出： W0 为电子逸出金属表面所需做的功，称为逸出功； Ek 为光电子的最大初动能。 3）光电效应理论的验证 美国物理学家密立根，花了十年时间做了“光电效应”实验，结果在 1915 年证实了爱因斯坦方程，h 的值与理论值完全一致，又一次证明了“光量子”理论的正确。 3、光电效应在近代技术中的应用 1）光控继电器 2）光电倍增管 二、康普顿效应 1、光的散射 光在介质中与物质微粒相互作用，光的传播方向发生改变的现象叫做光的散射。 2、康普顿效应 在散射线中，除有与入射波长相同的射线外，还有波长比入射波长更长的射线，人们把这种波长变化的现象叫做康普顿效应。 3、光子说对康普顿效应的解释 假定X射线光子与电子发生完全弹性碰撞，这种碰撞跟台球比赛中的两球碰撞很相似。 按照爱因斯坦的光子说，一个X射线光子不仅具有能量E=hν，而且还有动量，如图7所示，这个光子与静止的电子发生弹性斜碰，光子把部分能量转移给了电子，能量由hν减小为hν＇。 因此频率减小，波长增大，同时，光子还使电子获得一定的动量，这样就圆满地解释了康普顿效应。 4、光子的动量 光子的动量为： |
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