光電效應(yīng)中各個概念之間的關(guān)系

聽說原子物理沒懂，特別是光電效應(yīng)。那是當然啦，概念多，細碎，非重點內(nèi)容，老師又不細講，自己又“沒空”去整理，也就覺得亂，自然就沒懂啦。

于是，我在這里帶你整理一下光電效應(yīng)的內(nèi)容吧。

這里只給整理方法，以及一些需要補充的內(nèi)容。各個概念（課本有且很詳細）對應(yīng)的定義請自行翻書。

一、光電效應(yīng)中出現(xiàn)的各個概念

1、光電效應(yīng)

2、光電子

3、光電流和飽和光電流

4、截止頻率（極限頻率）

5、光照強度

6、光子

7、逸出功

8、最大初動能

9、遏止電壓

二、光電效應(yīng)現(xiàn)象的實驗

先來看看實驗電路圖（實驗器材自行翻書，電路連接看不懂的自行復(fù)習(xí) 滑動變阻器的分壓接法 ）。

第一個要研究的問題當然是怎樣才能發(fā)生光電效應(yīng)。

這里我們就需要考慮到實驗的變量： 光的顏色 （對應(yīng)光子頻率）、 光照強度 （單位時間照射到金屬表面的光子數(shù)）、 光照時間 、 金屬的種類 。

學(xué)了這么久理科，都知道控制變量法：

對同一種金屬而言，當入射光的頻率低于某一頻率時，無論光照強度多強、時間多長，光電效應(yīng)都不發(fā)生。當入射光的頻率高于此頻率時，光電效應(yīng) 瞬間發(fā)生 。

這個“某一頻率”就是極限頻率，是金屬對入射光頻率的最低要求。

每種金屬都有自己的極限頻率。

為什么是這樣？愛因斯坦的光電效應(yīng)方程（能量守恒）解釋了這個問題。光電效應(yīng)方程和具體的解釋請自行翻書。

光電子的最大初動能需要測量：實驗裝置的電源反接，光電管兩端接電壓表，調(diào)節(jié)滑動變阻器使G表示數(shù)恰好為0，此時電壓表的示數(shù)為遏止電壓的值 。

這里的測量其實是對光電子用了動能定理：反向電壓對光電子做的功等于光電子的動能變化。當G表的示數(shù)恰好為0，即電子動能正好減為0。所以可以用電子電量乘以遏止電壓計算出光電子的最大初動能。

第二個問題，實驗中觀察到這樣的現(xiàn)象：

光電效應(yīng)中，G表的示數(shù)在正向電壓較小時，會隨著電壓的增大而增大，但會趨于一個最大值。此后無論再如何增大正向電壓，G表示數(shù)都不變了。在同種光的照射下，增大光照強度，這個最大值會增加。

這個最大值就是飽和光電流，在同種光的照射下，它只跟光照強度有關(guān)。

可以從電流的定義式（I=q/t）和微觀表達式（I=neSv）去看這個問題：

電流是單位時間通過導(dǎo)體橫截面的電量，而光照強度是單位時間照身到金屬表面的光子數(shù)，它限制著光電子的數(shù)量n。

正向電壓影響的是通過導(dǎo)體橫截面的電荷的速率v。速率足夠大的情況下，單位時間內(nèi)出現(xiàn)了數(shù)量上的空檔期，就出現(xiàn)飽和光電流啦。

最后要注意的問題：光電效應(yīng)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)的意義（自己翻書吧）。如果對光的波動性云里霧里，就看看你們沒有選的那本選修：機械振動和波。

最后附上各個概念之間的關(guān)系圖。