A-level物理-光电效应的产生

2018-09-18 1847浏览

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A-level物理-光电效应的产生

A-level物理光电效应是物理学中一个神奇而有趣的现象。光电效应是指在某个特定的频率的电磁波的照射下，物体表面的电子被激发的现象，被激发的电子称为光电子（photoelectron）。

A-level物理光电效应最初是由德国的物理学家赫兹发现的，赫兹发现用紫外线照射两个锌小球之一，两个锌小球之间容易产生电火花。然而如果换成可见光，就什么现象都没有发生，即使改变了光的强度。于是科学家就懵逼了。

经过漫长的研究，最后一位伟大的物理学家，爱因斯坦，提出了光子理论，解释了为什么只有紫外光才能完美地解释光电效应，从而获得了1921年的诺贝尔物理学奖。

爱因斯坦提出光由光子组成，光子携带能量。光子的能量可以从E=hf计算，其中h是普朗克常数。根据该公式，可以看出光的频率越高，光子的能量越大。可以传输光子的能量。那么，当光子的能量需要具体时，它能被电子激发吗？

爱因斯坦还提出了一个公式：hf=Ø+ mv2/2其中Ø是功函数，它代表电子被激发所需的最小能量。这种能量实际上是原子核和电子之间的吸引力。工作函数的大小由材料本身决定。当hf0=Ø时，f0是阈值频率，它是可以确定材料表面上的光电效应的最小频率。 Mv2/2是动能，其提供电子的激发速度。

那么，我们前文提到，为什么提高光的强度还是不能产生光电效应呢？这是因为改变光的强度只是改变了光子的个数。这就好像我们考试，60分及格，考了59分，如果我多考了几次，但还是59分，还是不及格，考试考了再多，考不到60分依旧不及格。爱因斯坦还提出了一个电子只能吸收一个光子的能量，所以只有当单个光子的能量高于功函数的时候，光电效应才会发生。

所以，总的来说，光电效应是指高于特定频率的电磁波照在材料表面上发生电子激发的现象。光电效应的发生条件为每个光子必须满足hf>Ø。

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