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光电子学 chp5-2
§5-2 光探测的基本物理效应 * * 光电效应由德国物理学家赫兹于1887年发现,对发展量子理论起了根本性作用。 1905年,爱因斯坦根据普朗克的黑体辐射量子假说大胆提出了“光子”概念,成功地解释了光电效应,建立了著名的爱因斯坦方程,使人们对光的本性认识有了一个新的飞跃,推动了量子理论的发展。爱因斯坦也因此获得了1921年诺贝尔物理奖。 另外一个因为光电效应研究的获奖者,密立根,设计了精密的实验证实光电效应,获得1923年诺贝尔物理奖。 爱因斯坦对光电效应的解释(1905年): 光束由光子构成,频率为?的光束,光子能量为e = hν. 当光子照到金属表面时,一个光子的能量一次为金属中的 一个电子全部吸收,而不需积累能量的时间。 电子把这能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引力而作功W,余下的就成为电子离开金属表面后的动能。 爱因斯坦的光电效应方程: 斯托列托夫定律 光电流的大小与入射光强成正比; 前提:入射频率高于红限值。 外光电效应的应用: 测量可见波段的微弱信号,响应时间可达10-12s。 红限频率、红限波长(长波限) 爱因斯坦定律(光电效应方程): V G A K + - R E + - 光电效应实验原理图 (1)存在截止频率(红限)ν0 ,当ν?ν0时,无论多强的光也没有光电子逸出。 (2)逸出的光电子的能量只与入射光的频率有关, 而与入射光的强度无关。 (3)入射光的强度只影响逸出的光电子的数量。 (4)截止频率只与材料有关而与光强无关。 (5)无论多弱的光,只要其频率大于截止频率,一 照射到金属表面,就有光电子逸出。 *
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