光电效应过程是什么？

Question

为什么说一个“电子只可能吸收一个光子”如果先用低于极限频率的光照射物体如果电子吸收光子的能量但无电子溢出，然后用高于极限频率的光照射会怎么样？

Answer 1

解释光电效应的爱因斯坦方程：根据爱因斯坦的理论，当光子照射到物体上时，它的能量可以被物体中的某个电子全部吸收。电子吸收光子的能量hυ后，能量增加，不需要积累能量的过程。如果电子吸收的能量hυ足够大，能够克服脱离原子所需要的能量(即电离能量)I和脱离物体表面时的逸出功(或叫做功函数)W，那末电子就可以离开物体表面脱逸出来，成为光电子，这就是光电效应。

爱因斯坦方程是

hυ=(1/2)mv2+I+W

式中(1/2)mv2是脱出物体的光电子的初动能。

金属内部有大量的自由电子，这是金属的特征，因而对于金属来说，I项可以略去，爱因斯坦方程成为

hυ=(1/2)mv2+W

假如hυ<W,电子就不能脱出金属的表面。对于一定的金属，产生光电效应的最小光频率(极限频率) υ0。由

hυ0=W确定。相应的红限波长为 λ0=C/υ0=hc/W。

发光强度增加使照射到物体上的光子的数量增加，因而发射的光电子数和照射光的强度成正比。

③利用光电效应可制造光电倍增管。光电倍增管能将一次次闪光转换成一个个放大了的电脉冲，然后送到电子线路去，记录下来。
算式
在以爱因斯坦方式量化分析光电效应时使用以下算式：

光子能量 = 移出一个电子所需的能量 + 被发射的电子的动能

代数形式：

其中

h是普朗克常数，
f是入射光子的频率，
是功函数，从原子键结中移出一个电子所需的最小能量，
是被射出的电子的最大动能，
f0是光电效应发生的阀值频率，
m是被发射电子的静止质量，
vm是被发射电子的速度，
注：如果光子的能量（hf）不大于功函数（φ），就不会有电子射出。功函数有时又以W标记。

这个算式与观察不符时（即没有射出电子或电子动能小于预期），可能是因为系统没有完全的效率，某些能量变成热能或辐射而失去了。

Answer 2

高于极限频率可以一处电子
光电效应
1)概述

金属表面在光辐照作用下发射电子的效应，发射出来的电子叫做光电子。光波长小于某一临界值时方能发射电
光电效用示意图

子，即极限频率和极限波长。临界值取决于金属材料,而发射电子的能量取决于光的波长而与光强度无关，这一点无法用光的波动性解释。还有一点与光的波动性相矛盾，即光电效应的瞬时性，按波动性理论，如果入射光较弱，照射的时间要长一些，金属中的电子才能积累住足够的能量，飞出金属表面。可是实是，只要光的频率高与金属的极限频率，光的亮度无论强弱，光子的产生都几乎是瞬时的，不超过十的负九次方。正确的解释是光必定是由与波长有关的严格规定的能量单位(即光子或光量子)所组成。这种解释为爱因斯坦所提出。光电效应由德国物理学家赫兹于1887年发现，对发展量子理论起了根本性
在光的照射下，使物体中的电子脱出的现象叫做光电效应(Photoelectric effect)。

(2)说明

①光电效应的实验规律。

a．阴极(发射光电子的金属材料)发射的光电子数和照射发光强度成正比。

b．光电子脱出物体时的初速度和照射光的频率有关而和发光强度无关。这就是说，光电子的初动能只和照射光的频率有关而和发光强度无关。

c．仅当照射物体的光频率不小于某个确定值时，物体才能发出光电子，这个频率蛳叫做极限频率(或叫做截止频率)，相应的波长λ。叫做红限波长。不同物质的极限频率”。和相应的红限波长λ。是不同的。

几种金属材料的红限波长

金 属 铯 钠 锌 银 铂

红限波长(埃) 6520 5400 3720 2600 1960

d．从实验知道，产生光电流的过程非常快，一般不超过lOe-9秒；停止用光照射，光电流也就立即停止。这表明，光电效应是瞬时的。

②解释光电效应的爱因斯坦方程：根据爱因斯坦的理论，当光子照射到物体上时，它的能量可以被物体中的某个电子全部吸收。电子吸收光子的能量hυ后，能量增加，不需要积累能量的过程。如果电子吸收的能量hυ足够大，能够克服脱离原子所需要的能量(即电离能量)I和脱离物体表面时的逸出功(或叫做功函数)W，那末电子就可以离开物体表面脱逸出来，成为光电子，这就是光电效应。

爱因斯坦方程是

hυ=(1/2)mv2+I+W

式中(1/2)mv2是脱出物体的光电子的初动能。

金属内部有大量的自由电子，这是金属的特征，因而对于金属来说，I项可以略去，爱因斯坦方程成为

hυ=(1/2)mv2+W

假如hυ<W,电子就不能脱出金属的表面。对于一定的金属，产生光电效应的最小光频率(极限频率) υ0。由

hυ0=W确定。相应的红限波长为 λ0=C/υ0=hc/W。

发光强度增加使照射到物体上的光子的数量增加，因而发射的光电子数和照射光的强度成正比。

③利用光电效应可制造光电倍增管。光电倍增管能将一次次闪光转换成一个个放大了的电脉冲，然后送到电子线路去，记录下来。
算式
在以爱因斯坦方式量化分析光电效应时使用以下算式：

光子能量 = 移出一个电子所需的能量 + 被发射的电子的动能

代数形式：

其中

h是普朗克常数，
f是入射光子的频率，
是功函数，从原子键结中移出一个电子所需的最小能量，
是被射出的电子的最大动能，
f0是光电效应发生的阀值频率，
m是被发射电子的静止质量，
vm是被发射电子的速度，
注：如果光子的能量（hf）不大于功函数（φ），就不会有电子射出。功函数有时又以W标记。

这个算式与观察不符时（即没有射出电子或电子动能小于预期），可能是因为系统没有完全的效率，某些能量变成热能或辐射而失去了。

Answer 3

简单回答：
在研究光电效应时，“电子只吸收一个光子”，可以看成是概率问题。
吸收一个光子的概率非常小，吸收两个的概率就更小了。（但在一些特殊情况下，例如激光，电子吸收多个光子是可以发生的）

对于后半问题我想可以这样解释：
光子可以看成是一份一份的能量：
（一个)光子的能量 等于 普朗克常数 乘以 （这个）光子的频率
（光子能量的大小决定于它的频率）

光子与电子的作用关系要从微观来看，在一次作用中，只有“一个”光子与“一个”电子发生作用，（当然实验现象要从“总体”看，而非一个）。这个作用可以简单看成三类：
（1）光子能量相对较小时，可发生能级跃迁:原子吸收光子（对于光子的频率是有要求的）；

（2）光子能量（紫外光，可见光）相对于（1）大点，可发生光电效应：一个电子吸收一个光子，电子挣脱原子核对它的束缚，逸出金属表面；

（3）光子能量相对（X射线，伽马射线）较大，可发生康普顿效应：一个电子与一个光子发生“碰撞”。（注意不同于前面的“吸收”。像两个小球的碰撞，遵循动量守恒，能量守恒）

——以上说法无课本根据，不要写在考卷上。

——不知道是否解决了您的问题，如果没有请补充问题，继续提问。

Answer 4

什么是光电效应