光电效应的两组对应关系

光电效应说明光子具有能量(光子说对光电现象的解释)(1)

1、对存在截止频率(极限频率)的解释

由于光的能量是一份一份的,那么金属中的电子也只能是一份一份地吸收光子的能量,而且这个传递能量的过程只能是一个光子对一个电子的行为,如果光的频率低于极限颗率,则hν<hνc=W₀,光子提供给电子的能量不足以克服原子的束缚,就不能发生光电效应.

2.对光电流存在饱和值且饱和光电流随光强增大而增大的解释

当光强一定时,单位时间照射到金属表面的光子数是一定的,一般情况下一个电子只能吸收一个光子,这样导致单位时间从阴极K射出的光电子数量也是一定的,如果单位时间从阴极K运动到阳极A的光电子数量小于单位时间从阴极K射出的光电子数量,那么增大外加正向电压时会使单位时间到达阳极A的光电子数量增多,这样光电流就随正向电压增大而增大,当正向电压增大到一定程度,以至于单位时间到达阳极A的光电子数量等于从阴极K射出的光电子数量,无论再怎么增大外加的正向电压,光电流也不会增加了,也就是光电流达到了饱和值光的颜色不变,也就是光的种类不变,即光的频率不变,此时增大光的强度,就是增加单位时间照射到金属表面的光子的数量,会导致单位时间从阴极K射出的光电子数量和到达阳极A的光电子数量都增大,饱和光电流的数值也就增加了.

3.对光电子具有初动能和最大初动能的解释

当入射光子能量大于金属逸出功时,光电子逸出时就会有一部分能量剩余,这部分剩余的能量以电子动能的形式存在,入射光子能量相同,不同电子克服原子的束缚做功不同,剩余的动能也就各不相同,其中仅克服逸出功的电子剩余动能最大,具有最大初动能,Ekm=hν-W₀,这就是爱因斯坦的光电效应方程,实质是能量守恒定律方程.

如图所示,光电子以最大初动能从阴极K向阳极A运动,到达阳极A前一瞬间速度恰好减为零,根据动能定理得Ekm=eUc,又Ekm=hν一W₀,得Uc=hν-W₀/e,可知遏止电压只跟人射光的频率和金属种类有关.

光电效应说明光子具有能量(光子说对光电现象的解释)(2)

4.对光电效应瞬时性的解释

电子接收能量的过程极其短暂,接收能量后的瞬间即挣脱束缚,所以光电效应的发生也几乎是瞬间的.

光电效应说明光子具有能量(光子说对光电现象的解释)(3)

光电效应说明光子具有能量(光子说对光电现象的解释)(4)

光电效应说明光子具有能量(光子说对光电现象的解释)(5)

光电效应说明光子具有能量(光子说对光电现象的解释)(6)

光电效应说明光子具有能量(光子说对光电现象的解释)(7)

,