通过大量实验光电效应方程英语作文,得出光电效应有以下实验规律:
1)。 每种金属在产生光电效应时都有一个极限频率(或截止频率),即照射光的频率不能低于某个临界值。 相应的波长称为极限波长(或红极限波长)。 当入射光的频率低于极限频率时,无论光有多强,电子都无法逃逸。
2)。 光电效应中产生光电子的速度与光的频率有关,与光强无关。
3)。 光电效应的瞬时性质。 实验发现,只要光的频率高于金属的极限频率,无论光的亮度如何,光子的产生几乎是瞬时的,即金属被照射时几乎立即产生光电流。 响应时间不超过十的负九秒次方(1ns)。
4). 入射光的强度只影响光电流的强度,即只影响单位时间内从单位面积逸出的光电子的数量。 当光的颜色不变时,入射光越强,饱和电流越大,即对于某种颜色的光,入射光越强,在一定时间内发射出的电子越多。
在光电效应中,显然需要足够的能量来释放光电子。 根据经典电磁理论,光是一种电磁波,电磁波的能量是由其强度决定的,即只与电磁波的振幅有关,与电磁波的频率无关。海浪。 实验规则中的第一点和第二点显然无法用经典理论来解释。 第三篇文章也无法解释,因为根据经典理论,电子要想获得足够的能量逃离极弱的光,必须有一个能量积累的过程,不可能瞬间产生光电子。 在光电效应中,电子的喷射方向并不完全具有方向性,而是大部分都是垂直于金属表面发射的,与光的方向无关。 光是一种电磁波,但光是一种高频振荡的正交电磁场。 振幅很小,不会影响电磁场。 电子发射方向受到影响。 所有这些,实际上暴露了经典理论的缺陷。 要解释光电效应,必须突破经典理论(量子论)。
根据爱因斯坦的光量子理论,发射到金属表面的光本质上是能量为ε=hν的光子流。 如果照射光的频率太低,即光子流中每个光子的能量较小,当照射到金属表面时,电子吸收这个光子,增加的能量ε=hν仍小于电子离开金属表面的能量。 如果需要必要的功函数,电子就无法从金属表面逃逸,因此无法产生光电效应。 如果照射光的频率足够高,使电子吸收足够的能量来克服功函数并脱离金属表面,就会发生光电效应。 此时,逸出电子的动能、光子能量和功函数之间的关系可表示为:
光子能量=释放电子所需的能量(功函数)+发射电子的动能。
E=h_{v}=KE_{max}+W_{0} ---------------------------------- --------------- (1)
其中,KE_{max}是光电子的最大动能,W_{0}(功函数)是使光电子离开材料表面的能量,E是入射光子的能量。
h/e实验如图1所示。能量为hν的光子照射真空管中的阴极,并将能量传递给阴极中的电子。 电子消耗W_{0}的能量从阴极板表面逃逸,剩余能量转化为电子的最大动能KE_{max}。 通常一些电子会到达管内的阳极并会聚成光电流,但如果在阴极和阳极之间施加反向电压,则可以防止光电流的形成。 通过测量“截止电位”V,即导致光电流为零的反向电压,可以找到KE_{max}。
KE_{max}=V_{e} ----------------------------------------------------- ------------------- (2)
其中,e为电子的基本电荷,e=-1.6^{-19}C。代入爱因斯坦方程,可得
V = (frac{h}{e}) ν -frac{W_{0}}{e} ------------------------- ---------------------------- (3)
将“截止电势”V与入射光频率ν作图,可得到图2所示的直线图; 其中 (frac{W_{0}}{e}) 是直线与 V 轴之间的截距光电效应方程,frac{h }{e} 是直线的斜率。 因此,利用Excel的“最小二乘法”求直线方程的斜率和截距,就可以分别求得h和W_{0}的值。