每个
大家好，已经完成考试或正在参加期末考试的人。 又到了听艾嘉喋喋不休的高中物理的时间了。 本周，我们为大家带来物理学史上的一个“小”发现——光电效应。
说起光电效应，大家一定会想到大名鼎鼎的爱因斯坦。 正是他提出了光量子的概念，并总结了光电效应方程，从而成功地解释了光电效应现象。 然而，他并不是第一个发现光电效应的科学家。
1887年，德国物理学家海因里希·赫兹（没错，就是那个频率单位）首次发现了光电效应，纯属偶然。
当时，他在一次证明光的波动论的实验中偶然发现，当两个锌球中的一个受到紫外线照射时，球之间会闪烁出电火花。 然后就没有了。 。 。 。 赫兹的大部分贡献是对电磁波的贡献。 光电效应的现象让他很困惑，根本无法解释，所以他只是认真记录了实验现象，发表了论文。 几年后，他陷入了迷茫。
然而光电效应的发现引起了许多科学家的关注。 其中，赫兹的助手伦纳德认为这是一个不寻常的发现。 他做了大量的实验，总结了光电效应现象的一些规律。 然而，当他试图用经典理论，即波动论来解释这些规律时，却总是自相矛盾，无法解释。 结果小乐童鞋也一头雾水。 和他的前辈一样，他记录并组织了这些总结性的规则。 1905年诺贝尔奖认可了肖乐的工作。
至此，大家对于光电效应其实已经非常熟悉了。 它只是一块裸露的金属板，不需要电力或电磁场的帮助。 它只有在受到某些光线照射时才能瞬间将电子飞出去，而在某些光线的照射下，即使被照射死，电子也无法飞出去。 每个人都了解实验现象，但缺乏强有力的理论来解释它。 这时候就轮到童鞋们爱因斯坦了！
在之前研究的基础上，26岁的爱因斯坦采取了不同的方法。 普朗克提出能量量子假说后，大胆地将这一假说应用到辐射和吸收过程中，从而提出了全新的光量子假说。 ，解释了光电效应现象！
1905年，爱因斯坦发表了论文《关于光的产生和变换的指导性观点》，成功地解释了光电效应并确定了其定律。
所以，天才就是天才。 这样前所未有的想法，简直让人叹为观止！
那么光电效应的现象、原理和规律是什么呢？ 让艾嘉为您一一讲解。
什么是光电效应？
当光束照射到金属板上时，电子会逸出。 这种现象称为光电效应，逃逸出的电子称为光电子（注意：这东西不是光子）。
电子为什么会逃逸？
当一束光照射在金属板上时，相当于一串能量球落在金属板上。 金属板中的自由电子原本被原子核束缚着，每天过着枯燥而艰苦的生活。 当他们得到了这种能量，就意味着他们的能力变得更强了，翅膀也变得更强了。 如果是你，你还能坐得住吗？ 世界那么大，每个人都想出去看看。 于是这些电子带着吸收的能量，打算逃离原子核的束缚。 然而，每个电子只能吸收一个光子，这是一个能量球，吸收的能量是有限的。 那么，你想要逃走，就没那么容易了。 就看你吸收的能量是否大到足以挣脱原子核的束缚。 因此，当某些频率的光照射到金属板上时，电子会逸出，而有些光则不会对其发生反应。 原因是不同的光具有不同的光子能量。
爱因斯坦假设每个光子携带的能量为ε = hυ，其中ε是光子携带的能量，h是普朗克常数，υ（读作miu）是光的频率。 因此，光的频率越高，能量越大。 假设当金属板被紫光照射时有电子逸出，那么当红光照射时则没有电子逸出。
爱因斯坦的光电效应方程是什么？
这就是著名的光电效应方程。
方程中，爱因斯坦认为电子吸收的能量hυ一部分用于克服原子核的约束，其余的是电子逃离金属板表面时留下的动能，这个动能也称为电子的最大能量。 初始动能。
正如艾嘉之前所说，电子获得一定的能量，想要逃离原子核的束缚。 如果能量足够大，它们就可以逃脱。 如果能量不够，他们就无法逃脱。 因此，如果这个能量恰好足以使电子从金属板中逸出，也就是说，当电子到达金属板表面时，动能为0，就好像你耗尽了所有的能量一样。努力，终于即将跨过门槛，但你已经耗尽了精力。 ，你只能凄惨地停在门口，无法再前进。 这时，你所吸收的huυ全部耗尽光电效应有哪些规律，这个能量的大小就是所谓的功函数W0。 这种状态下的光的频率称为金属板的极限频率。 当最大初始动能为0时，hυ正好等于功函数W0。 如果金属板的材料不同，原子核与电子的结合程度就会不同，功函数也会相应变化。
这是光电效应的一个重要检验点。 孩子们必须了解功函数的算法。
由此可见，光电子的最大初始动能与光照频率直接相关。 对于相同的金属板，功函数相同，因此光的频率越大，光电子的初始动能越大。 ，与光强无关。
光电效应的规律是什么？
首先我们看下图，这是探索光电效应规律的电路图。
图中，当一束光照射到金属板K上时，电子逸出。 前人将K板称为阴极，而A板用于接收电子光电效应有哪些规律，称为阳极。 请注意区分。 。 小朋友们，请仔细观察图片。 我们假设一开始开关S是关断的，那么检流计A中就会流过非常非常小的电流，这个电流就是光电流。 那么为什么光电流这么弱呢？ 因为虽然电子逃逸并具有一定的初始动能，但能否到达A板仍然是一个问题。 我们假设有一些光电子能够克服重重困难到达A板，这时候因为光电子的数量太少，环路中的电流会非常非常小，实验现象并不明显。
如果它不明显，它仍然有点神秘，所以我们关闭 S。注意！ 电源正负极的方向，如上图所示，光电流的方向是从A到K，电源E提供的电流方向也是从A到K。因此，这个电压是为了加速光电子的运动，促使其在单位时间内达到A。 板上的光电子数量增加，从而增加光电流，使实验现象更加明显。 这个电压称为正向电压，其作用是放大实验现象。
这时，我们想象一下，假设光频率和光强度不变，单位时间可以有10个光电子从K板逃逸，在正向电压的作用下，单位时间可以有10个光电子到达A板。 有5个光电子，有5个是无法到达的。 这时我们增加正向电压。 利用静电场的知识，我们可以简单判断，光电子所受的电场力增大，加速度增大，平均速度增大，因此单位时间内到达A板的光电子数量增多。 比如有8个，当我们继续提高正向电压时，单位时间内能到达A板的光电子最大数量为10个，因为总共有10个逃逸了，不能再多了。 这时候，调皮的孩子们，赶紧回忆一下，电流的定义是什么？ 单位时间内通过导线横截面积的电荷量。 这也意味着光电流不能无限制地增加。 它有一个上限。 当单位时间内逃逸的10个光电子全部到达A板时，就是所谓的光电流上限，这个上限称为饱和光电流。
光电流会随着正向电压的增加而增加，但不会永远增加。 当达到最大值时，即使增加正向电压，电流也不会改变。
那么饱和光电流与什么有关系呢？ 当然，这与光线的强度有关。 光线越强，光子数量越多，单位时间内逸出的光电子就越多。
（我看不懂分割线）
好的！ 至此，不知道大家的脑容量够不够。 如果没有，建议休息5分钟后再继续。
所以我们对上面的光电子施加的是正向电压。 当然，我们也可以给光电子施加一个反向电压，即将E的正负极颠倒过来，此时施加的电压就是阻碍光电子的运动。 因此，当你施加恰到好处的电压英语作文，使光电子到达 A 板时的速度为 0 时，你就会成功。 而这个恰到好处的反向电压就是我们所说的耐压电压。
接下来，稍微用一下动能定理，你就会发现，包容电压的大小可以根据最大初始动能计算出来。 列公式如下：
这就是制动电压的解决方案。 熊孩子们，请记住这一点。 同时你一定发现了，阻断电压与初始动能有关，而初始动能又与照射频率有关。 因此，阻断电压的大小还与照射频率有关！
说了这么多，是时候总结一下了。 光电效应实际上只有几个定律，如下：
① 当入射光的频率一定时，
饱和光电流的大小与入射光的强度成正比，即单位时间内击出的光电子数与入射光的强度成正比。
② 光电子最大初始动能
无论入射光的强度如何，
它仅取决于入射光的频率。
频率越高，光电子的能量越大。
③ 频率低于入射光的光，
无论光线的强度或曝光时间的长短，
没有一个发射光电子。
④ 光照射和光电子释放
几乎同时，
一般不超过10-9秒。
那么爱因斯坦对光电效应给出了什么解释呢？ 详情如下：
① 爱因斯坦方程表明，
光电子初动能 Ek
与入射光的频率线性相关，
与光照强度无关。
仅当hν>W0时，
只有这样光电子才会逸出，
hν=W0时的频率为其截止频率。
② 电子一下子吸收了光子的全部能量，
不需要时间去积累能量，
光电流几乎是瞬时自然发生的。
③ 对于相同颜色（相同频率）的光，
当光更强时，它包含更多的光子。
照射金属时会产生许多光电子，
因此，饱和电流较大。
至此，光电效应被爱因斯坦完美地解释了。 以下图片艾嘉不做解释，调皮的孩子可以根据已经讲过的内容自行理解。
图1 初始动能与光频率的关系
图2 光照频率一定时光电效应IU图
Uc 是阻断电压
图3 光强一定时光电效应的IU图
Uc 是阻断电压
好的！ 本周的内容到这里就结束了。 每当我给顽皮的孩子们教物理时，艾嘉都会一遍又一遍地崇拜那些物理大师。 他们的想法跨越了几个时代，许多事情都是假设的，直到很多年后才被实验证明。 光电效应方程于1915年被密立根实验证实！
伟大的爱因斯坦一生提出了许多有趣的想法。 他一生唯一获得的诺贝尔奖是1921年，因他对光电效应的解释和光电效应方程的制定。
在此，让我们再次向这位伟大的科学家致以崇高的敬意。
附有爱因斯坦当年论文的副本。
上周的问题你答对了吗？ 答案如下：
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下周见！
如果你觉得物理特别难，