一、光电效应的发现历程
所谓光电效应就是指金属在光照射下发出电子的现象。主要研究历程如下:
1887年赫兹在用莱顿瓶放电的实验中,发现电磁波,并确定其传播速度等于光速。
1889年,霍尔瓦希斯发现清洁而绝缘的锌板在紫外光照射下获得正电荷,而带负电的板在光照射下失掉其负电荷。
1900年,林纳实验证明,金属在紫外光照射下发射电子。过了两年,他进一步发现,光电效应的实验规律不能用波动说解释。
1905年,爱因斯坦提出光量子假说,并用以解释光电效应。
1916年,密立根比较仔细地测量了光的频率和逸出电子能量之间的关系,验证爱因斯坦的光电效应量子公式,并精确测定普朗克常量。
二、光电效应实验
1. 单色光投射到作为正极的金属表面,引起光电子的逸出。
若在右端的电极上加负电压(减速势)V,这个负电压的大小是电子能量的直接量度。
如果我们假定电子从正极发射出来的最大动能为E,那末,当E=eV时,就没有一个电子能够到达负极,于是电流i为零。V被称为遏止电压。
2. 光电效应的实验规律
(1)饱和光电流:饱和光电流强度与入射光强度成正比。
(2)存在截止频率:对某一种金属来说,只有当入射光的频率大于某一频率时,电子才能从金属表面逸出,电路中才有光电流,这个频率叫做截止频率—红限.
3)驰豫时间为瞬时。当入射光频率大于截止频率时,立刻可以观测到光电子。
3. 光电效应的经典解释
1)经典物理能量积累效应解释—无法解释光电效应一触即发的实验现象
经典理论能量积累估算结果—金属板上有许多原子,每个原子都吸收能量,光照金属时间需~115天才能产生光电流。
光电效应的实验结果——光照即产生光电流,产生光电流时间T<0.0000000001秒
2)光强决定电子能量的经典理论与实验不符——光电子能量只与频率有关,与振幅无关,是经典理论不能解释的
三、光电效应的量子解释
1905年,爱因斯坦发展了普朗克的量子说。提出了光量子的概念,成功解释了光电效应,获得了1921年的诺贝尔物理学奖。