光电效应中各个概念之间的关系

听说原子物理没懂，特别是光电效应。那是当然啦，概念多，细碎，非重点内容，老师又不细讲，自己又“没空”去整理，也就觉得乱，自然就没懂啦。

于是，我在这里带你整理一下光电效应的内容吧。

这里只给整理方法，以及一些需要补充的内容。各个概念（课本有且很详细）对应的定义请自行翻书。

一、光电效应中出现的各个概念

1、光电效应

2、光电子

3、光电流和饱和光电流

4、截止频率（极限频率）

5、光照强度

6、光子

7、逸出功

8、最大初动能

9、遏止电压

二、光电效应现象的实验

先来看看实验电路图（实验器材自行翻书，电路连接看不懂的自行复习 滑动变阻器的分压接法 ）。

第一个要研究的问题当然是怎样才能发生光电效应。

这里我们就需要考虑到实验的变量： 光的颜色 （对应光子频率）、 光照强度 （单位时间照射到金属表面的光子数）、 光照时间 、 金属的种类 。

学了这么久理科，都知道控制变量法：

对同一种金属而言，当入射光的频率低于某一频率时，无论光照强度多强、时间多长，光电效应都不发生。当入射光的频率高于此频率时，光电效应 瞬间发生 。

这个“某一频率”就是极限频率，是金属对入射光频率的最低要求。

每种金属都有自己的极限频率。

为什么是这样？爱因斯坦的光电效应方程（能量守恒）解释了这个问题。光电效应方程和具体的解释请自行翻书。

光电子的最大初动能需要测量：实验装置的电源反接，光电管两端接电压表，调节滑动变阻器使G表示数恰好为0，此时电压表的示数为遏止电压的值 。

这里的测量其实是对光电子用了动能定理：反向电压对光电子做的功等于光电子的动能变化。当G表的示数恰好为0，即电子动能正好减为0。所以可以用电子电量乘以遏止电压计算出光电子的最大初动能。

第二个问题，实验中观察到这样的现象：

光电效应中，G表的示数在正向电压较小时，会随着电压的增大而增大，但会趋于一个最大值。此后无论再如何增大正向电压，G表示数都不变了。在同种光的照射下，增大光照强度，这个最大值会增加。

这个最大值就是饱和光电流，在同种光的照射下，它只跟光照强度有关。

可以从电流的定义式（I=q/t）和微观表达式（I=neSv）去看这个问题：

电流是单位时间通过导体横截面的电量，而光照强度是单位时间照身到金属表面的光子数，它限制着光电子的数量n。

正向电压影响的是通过导体横截面的电荷的速率v。速率足够大的情况下，单位时间内出现了数量上的空档期，就出现饱和光电流啦。

最后要注意的问题：光电效应现象发现的意义（自己翻书吧）。如果对光的波动性云里雾里，就看看你们没有选的那本选修：机械振动和波。

最后附上各个概念之间的关系图。