什么是光电效应

光电效应是一个很重要而神奇的现象，简单来说，具体指在一定频率光子的照射下，某些物质内部的电子会被光子激发出来而形成电流，从能量转化的角度来看，这是一个光生电，光能转化为电能的过程。

光电效应的公式：hv=ek+w。

其中，hv是光频率为v的光子所带有的能量，h为普朗克常量，v是光子的频率，ek是电子的最大初动能，w是被激发物质的逸出功。

一、光电效应的基本性质

1、每一种金属在产生光电效应时都存在极限频率，或称截止频率，即照射光的频率不能低于某一临界值。相应的波长被称做极限波长，或称红限波长，当入射光的频率低于极限频率时，无论多强的光都无法使电子逸出。

2、光电效应中产生的光电子的速度与光的频率有关，而与光强无关。

3、光电效应的瞬时性。实验发现，即几乎在照到金属时立即产生光电流，响应时间不超过十的负九次方秒( 1ns )。

4、入射光的强度只影响光电流的强弱，即只影响在单位时间单位面积内逸出的光电子数目。

二、光电效应的逸出功

逸出功指的是，光照射金属时，电子从金属表面逃逸必须要克服束缚而做的功。

常用单位是电子伏特eV，金属材料的逸出功不但与材料的性质有关，还与金属表面的状态有关，在金属表面涂覆不同的材料可以改变金属逸出功的大小。当外界的光能量低于逸出功时，不会发生光电效应。

三、理解光电效应需注意的几个地方

1、体现的是粒子性。

2、光电效应的发生条件是光子频率必须大于等于截止频率，即光子能量要够大。

3、光电效应发生时间极短，没有滞后。

4、一个光子对应一个电子，激发出来的叫光电子。

5、光的强度增加，指的是单位时间内的光子个数增加。光强的增加会增加电流的大小，不会增加电子的初动能。

扩展资料：

光电效应现象是赫兹在做证实麦克斯韦的电磁理论的火花放电实验时，偶然发现的，而这一现象却成了突破麦克斯韦电磁理论的一个重要证据。

爱因斯坦在研究光电效应时给出的光量子解释，不仅推广了普朗克的量子理论，证明波粒二象性不只是能量才具有，光辐射本身也是量子化的，同时为唯物辩证法的对立统一规律提供了自然科学证据，具有不可估量的哲学意义。

这一理论还为波尔的原子理论和德布罗意物质波理论奠定了基础，密立根的定量实验研究不仅从实验角度为光量子理论进行了证明，同时也为波尔原子理论提供了证据。

1905年，爱因斯坦把普朗克的量子化概念进一步推广。

他指出，不仅黑体和辐射场的能量交换是量子化的，而且辐射场本身就是由不连续的光量子组成，每一个光量子的能量与辐射场频率之间满足ε=hν，即它的能量只与光量子的频率有关，而与强度（振幅）无关。

根据爱因斯坦的光量子理论，射向金属表面的光，实质上就是具有能量ε=hν的光子流。

如果照射光的频率过低，即光子流中每个光子能量较小，当他照射到金属表面时，电子吸收了这一光子，它所增加的ε=hν的能量仍然小于电子脱离金属表面所需要的逸出功，电子就不能脱离开金属表面，因而不能产生光电效应。

如果照射光的频率高到能使电子吸收后其能量足以克服逸出功而脱离金属表面，就会产生光电效应。此时逸出电子的动能、光子能量和逸出功之间的关系可以表示成：光子能量－移出一个电子所需的能量（逸出功）=被发射的电子的最大初动能。

即：Εk(max)=hv-W0，这就是爱因斯坦光电效应方程。

参考资料来源：百度百科：光电效应

且相干，这部分放出的能量就表现为荧光。

波尔用氢原子轨道理论成功结识了电子跃迁。该理论假设氢原子电子在某些特定的轨道上运行，每个轨道对应着一个能级，且能级是分离的。在外界光子的激发下，电子可以从低能级跃迁到高能级，也叫做受激辐射，其中入射光子的能量必须要大于或者等于两轨道能级绝对值之差。同时合适的光子入射下，原子电子也可以从高能级跃迁到低能级，同时放出一个光子，该光子能量与入射光子能量相同电子跃迁 电子跃迁就是指原子的外层电子从低能轨道转移到高能轨道，或者从高能轨道转移到低能轨道，在没有外界激励的情况下电子处在平衡状态下，再有外界激励下，电子平衡被打破，如果电子吸收光子能量则会跳跃到离原子核更远的轨道上（光子能量大于或等于两轨道能及之差），但这样的电子不稳定，容易放出能量而返回原来的轨道。除此之外，原子内部电子也可以自发的从高能级跃迁到低能级。转移过程中会吸收或者放出一个光子，该光子能量为两个轨道能量之差的绝对值，或者从低能级跃迁到高能级，不过这种过程处于静态平衡之中。电子跃迁分为自发跃迁和受激跃迁，这是激光产生的基本原理

光伏发电原理:光伏发电是一种利用半导体界面的光伏效应将光能直接转化为电能的技术。这项技术的关键是太阳能电池。太阳能电池串联后，可以封装保护成大面积太阳能电池组件，配合功率控制器等部件组成光伏发电装置。光伏发电的主要原理是半导体的光电效应。当光子撞击金属时，其能量可以被金属中的一个电子完全吸收。电子吸收的能量大到足以克服金属内部重力，从金属表面逃逸出来成为光电子。硅有四个外层电子。如果纯硅掺杂有五个外层电子的原子，比如磷原子，就会变成N型半导体。如果纯硅掺杂有三个外层电子的原子，例如硼原子，就形成了P型半导体。P型和N型结合在一起，接触面就会形成电位差，成为太阳能电池。电影封面阳光照射在半导体pn结上，形成新的空穴-电子对。在pn结内建电场的作用下，空穴从N区流向P区，电子从P区流向N区。电路接通后，就形成了电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。太阳能发电有两种方式，一种是光-热-电转换，另一种是光电直接转换。(1)光-热-电转换模式利用太阳辐射产生的热能发电。一般太阳能集热器将吸收的热能转化为工质蒸汽，然后驱动汽轮机发电。前一个过程是光热转换过程；后一个过程就是热电转换，和普通火力发电一样。太阳能热发电的缺点是效率低，成本高。据估计，其投资至少比普通火电厂贵5~10倍。(2)光电直接转换模式这种模式利用光伏效应将太阳辐射能直接转换成电能。光电转换的基本器件是太阳能电池。太阳能电池是一种利用光伏效应将太阳能直接转化为电能的装置。它是一个半导体光电二极管。当太阳光照射到光电二极管上时，光电二极管会将太阳能转化为电能，产生电流。当许多电池串联或并联后，就可以成为一个输出功率比较大的太阳能电池阵列。太阳能电池是一种很有前途的新能源，它有三个优点:永久、清洁和灵活。太阳能电池寿命长，只要太阳存在，一次投资就可以用很长时间。与火力发电和核能发电相比，太阳能电池不会造成环境污染。

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