上光儀器-光電實驗光電效應重要的特點?
(德)赫茲發現紫外光照射線圈的電極會放電,產生火花;(德)霍爾伐克以紫外光照射
鋅板,可以使鋅板帶正電;次年英國人湯姆森確定金屬板受紫外光照射時,會釋放出帶負電的
電子,所以金屬板帶正電。這種光照射金屬表面,金屬的電子釋出表面的現象稱為光電效應
(photoelectric effect),而釋出的電子稱為光電子(photoelectron)。
1902年(德)雷納將光電實驗仔細利用光電管做定量實驗,發現光電效應有以下重要的特性:
1. 照射光的頻率必須大于某一特定值(稱為截止頻率)才能將電子釋出,在電路中形成電流(稱為光電流)
,且此截止頻率的大小與金屬電極的材質有關。若照射光的頻率小于截止頻率,不論光的強度多大或照射
時間多久,都不會產生光電流。
2. 只要照射光的頻率大于截止頻率,即使光的強度微弱,也能立即產生光電流。
注:波動說無法解釋光電效應現象:
光的波動說認為,光的強度與波的振幅有關,振幅愈大,能量愈強。當光照射金屬表面時,金屬表面
的電子獲得足夠能量后應可脫離金屬的束縛,所以應無截止頻率的存在
依波動說的觀點即使照射光強度微弱,只要照射時間夠久,電子仍可獲得足夠的能量脫離金屬的束縛
而逸出,但事實上只要照射光頻率大于截止頻率,縱然光強度微小,亦可立即產生光電子而引起
光電流。⇒產生光電效應所需時間甚短,在3 × 10-9秒以下。
截止頻率的解釋:當頻率v的光子照射到金屬表面時,相當于有許多能量為hv的光子與金屬
表面撞擊,光子消失,光子能量hv轉換成電子脫離的束縛能,當光子的頻率夠大,電子才
能獲得足夠的能量以克服金屬的束縛而釋出,所以有截止頻率的存在。