什么是光电效应

金属及其化合物在辐照下发射出电子的现象。早在1888年，G.L.赫兹观察到紫外线照射在金属上时，能使金属发射带电粒子。在j.j.汤姆孙发现电子以后，p.勒纳于1900年通过对带电粒子的荷质比的测定，证明金属所发射的是电子。这就是光电效应的实质。以后，人们又确定了下列定量规律：

（1）对于每一种金属，只有当入射光频率v、大于一定频率 v、0时，才能得到光电效应。频率v、0是金属的特性，称为红限。红限也常用对应的波长λ、0表示。表中举出几种例子：

（2） 光电子的动能有一分布。其最大值E、m满足下列关系：

， (1)

式中h、是普朗克常数，v、为入射光频率。

（3）单位时间单位面积上发射的光电子数与入射光频率无关，与入射光强成正比。

（4）光电效应是瞬时的。实验发现，发射电子与光照射的时间差小于3×10-9秒。

根据光的电磁理论，光波的能量分散在波阵面上，电子要积累能量需要一段时间，不可能是瞬时的，而且光波能量只和光的强度（或振幅）有关。在一定强度的光照射一定时间后，电子都可有足够能量逸出金属，应和频率无关。因此不能解释上述实验规律，但完全可以用量子理论解释。电子由金属逸出，至少需做一定量的功W、，称为此金属的功函数。光照在金属上，电子一次吸收一个光子的能量hv、。如果hv、﹤W、，即没有光电效应。故光子能量应大于W、。由此可见，红限v、0决定于下式

这样，由金属逸出的电子的最大动能只能等于(1)式所给的值。式(1)是 a.爱因斯坦首先提出的。他于1905年提出这个关系。直到1916年，r.a.密立根通过精密的实验，证明h确实与普朗克常数值符合。通常称式(1)为爱因斯坦公式。由于光强与入射光子数成正比，故金属在单位时间单位面积上发射的光子数与光强成正比。至于光电效应的瞬时性更是证明了光在传播过程中能量集中在光子上，故全部能量hv、立即为电子所吸收。