1、162 光電效應(yīng) 光的波粒二象性 光照射到某些物質(zhì)上，引起物質(zhì)的電性質(zhì)發(fā)生變化。這類光致電變的現(xiàn)象被人們統(tǒng)稱為光電效應(yīng)。伏安特性曲線一. 光電效應(yīng)的實驗規(guī)律飽和電流 iS 遏止電壓 Ua iS 光電子數(shù)I （I, v)AKUiS3iS1iS2I1I2I3UaUiI1I2I3Ua0光電子最大初動能和 成線性關(guān)系截止頻率 0即時發(fā)射遲滯時間不超過 10-9 秒遏止電壓與頻率關(guān)系曲線和v 成線性關(guān)系i光電效應(yīng)實驗的結(jié)果如下： 1陰極(發(fā)射光電子的金屬材料)發(fā)射的光電子數(shù)和照射的光強度成正比。2光電子逸出物體時的初速度和照射光的頻率有關(guān)而和發(fā)光強度無關(guān)。 3僅當(dāng)照射物體的光頻率大于某個確定值時，物體才

2、能發(fā)出光電子， 4從實驗知道，產(chǎn)生光電流的過程非?？?光電效應(yīng)的瞬時性與光的波動性相矛盾， 按波動性理論，如果入射光較弱，照射的時間要長一些，金屬中的電子才能積累住足夠的能量，飛出金屬表面 可事實是，只要光的頻率高于金屬的紅限頻率，光的亮度無論強弱，光子的產(chǎn)生都幾乎是瞬時的， 正確的解釋是光必定是由與波長有關(guān)的嚴(yán)格規(guī)定的能量單位(即光子或光量子)所組成。這種解釋為愛因斯坦所提出。 16.2.2 光子 愛因斯坦方程 愛因斯坦首先提出光子的概念，也就是愛因斯坦認(rèn)為一束光是一束光子流，每個光子的能量為 。 當(dāng)光子照射到物體上時，它的能量可以被物體中的某個電子全部吸收。電子吸收光子的能量 ，能量增加，

3、不需要積累能量的過程(光電效應(yīng)是瞬時的) 愛因斯坦方程 如果電子吸收的能量 足夠大，能夠克服脫離物體表面時的逸出功W，那么電子就可以離開物體表面逃逸出來，成為光電子，這就是光電效應(yīng)。 是入射光的頻率 ， W是逸出功， 是光電效應(yīng)發(fā)生的紅限頻率 ，m是被發(fā)射電子的靜止質(zhì)量，v是被發(fā)射電子的速度， 是逸出物體的光電子的初動能。 16.2.3 光電效應(yīng)在近代技術(shù)中的應(yīng)用1.光控繼電器利用光電管制成的光控繼電器，可以用于自動控制，如自動計數(shù)、自動報警、自動跟蹤等等 工作原理 當(dāng)光照在光電管上時，光電管電路中產(chǎn)生光電流，經(jīng)過放大器放大，使電磁鐵M磁化，而把銜鐵N吸住，當(dāng)光電管上沒有光照時，光電管電路中沒

4、有電流，電磁鐵M就把銜鐵放開，將銜鐵和控制機構(gòu)相連接，就可進行自動控制。利用光電效應(yīng)還可測量一些轉(zhuǎn)動物體的轉(zhuǎn)速。2.光電倍增管 光電倍增管可以測量非常微弱的光 管內(nèi)除有一個陰極K和一個陽極A外，還有若干個倍增電極使用時不但要在陰極和陽極之間加上電壓，各倍增電極也要加上電壓，使陰極電勢最低，各個倍增電極的電勢依次升高，陽極電勢最高 當(dāng)陰極受到光的照射時，就發(fā)射光電子，并在加速電場的作用下，以較大的動能撞擊到第一個倍增電極上，光電子能從這個倍增電極上激發(fā)出較多的電子，這些電子在電場的作用下，又撞擊到第二個倍增電極上， 從而激發(fā)出更多的電子， 激發(fā)出的電子數(shù)不斷增加，最后陽極收集到的電子數(shù)將比最初從

5、陰極發(fā)射的電子數(shù)增加了很多倍 3.農(nóng)業(yè)病蟲害防治農(nóng)業(yè)蟲害的治理需要依據(jù)有害昆蟲的特性提出與環(huán)境適宜、生態(tài)兼容的技術(shù)體系和關(guān)鍵技術(shù)。有害昆蟲表現(xiàn)了對敏感光源具有個體差異性和群體一貫性的趨光性行為特征，并通過視覺神經(jīng)信號響應(yīng)和生理光子能量需求的方式呈現(xiàn)出生物光電效應(yīng)的作用本質(zhì)。利用昆蟲的這種趨向行為誘導(dǎo)增益特性 16.2.4 光的波粒二象性光在真空中的傳播速度c為光速，也就是光子的速度是c，所以需要用相對論來處理光子的質(zhì)量、能量和動量問題。根據(jù)狹義相對論的動量和能量關(guān)系式光子的靜能量 為零，所以動量和能量關(guān)系式為其動量也可以寫成對于頻率 為波長為 的光子其動量和能量分別為由上兩式可以看出，描述光子粒子性的量與描述光的波動性的量（和）聯(lián)系在一起了。 光電效應(yīng)實驗表