光電效應(yīng)的概況和應(yīng)用

經(jīng)典word整理文檔，僅參考，轉(zhuǎn)Word此處可刪除頁眉頁腳。本資料屬于網(wǎng)絡(luò)整理，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系刪除，謝謝！[]一.光電效應(yīng)原理1905年，愛因斯坦提出光子假設(shè)，成功解釋了光電效應(yīng)，因此獲得1921年諾貝爾物理獎(jiǎng)。光照射到金屬上，引起物質(zhì)的電性質(zhì)發(fā)生變化。這類光變致電的現(xiàn)象被人們統(tǒng)稱為光電效應(yīng)。內(nèi)部，稱為內(nèi)光電效應(yīng)。赫茲于1887年發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)，愛因光的波動(dòng)性相矛盾，即光電效應(yīng)的瞬時(shí)性，按波動(dòng)性理論，如果夠的能量，飛出金屬表面?？墒聦?shí)是，只要光的頻率高于金屬的[]極限頻率，光的亮度無論強(qiáng)弱，光子的產(chǎn)生都幾乎是瞬時(shí)的，不格規(guī)定的能量單位(即光子或光量子所組成。出，與光照方向無關(guān),光是電磁波，但是光是高頻震蕩的正交電磁場(chǎng)，振幅很小，不會(huì)對(duì)電子射出方向產(chǎn)生影響。典型的例子就是光的干涉和衍射。電流。在入射光一定時(shí)，增大光電管兩極的正向電壓，提高光電子的動(dòng)能，光電流會(huì)隨之增大。但光電流不會(huì)無限增大，要受所以，當(dāng)入射光強(qiáng)度增大時(shí)，根據(jù)光子假設(shè)，入射光的強(qiáng)度（即單垂直面積的光子數(shù)，單位時(shí)間里通過金屬表面的光子數(shù)也就增多，于是，光子與金屬中的電子碰撞次數(shù)也增多，因而單位時(shí)間里從金屬表面逸出的光電子也增多，飽和電流也隨之增大。二.光電效應(yīng)發(fā)展歷程[](一).光電效應(yīng)理論的發(fā)展1887,對(duì)發(fā)展量子理論起了根本性作用。當(dāng)時(shí)，赫茲發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)鋅質(zhì)小球大約1900年，馬克思·普朗克對(duì)光電效應(yīng)作出最初解釋，E=hfEhf包裹式的說法也不太肯定。1902年，勒納也對(duì)其進(jìn)行了研究，指出光電效應(yīng)是金屬中時(shí)的理論加以解釋。1905年，愛因斯坦26歲時(shí)提出光子假設(shè)，成功解釋了光電效應(yīng)，因此獲得1921年諾貝爾物理獎(jiǎng)。他進(jìn)一步推廣了布蘭科的理論，并導(dǎo)出公式，Ek=hf-W，W便是所需將電子從金屬表面上自由化的能量。而Ek就是電子自由后具有的動(dòng)能。(二).對(duì)光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究1887年，赫茲在做證實(shí)麥克斯韋的電磁理論的火花放電實(shí)驗(yàn)時(shí)，偶然發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)。赫茲用兩套放電電極做實(shí)驗(yàn)，一套[]產(chǎn)生振蕩，發(fā)出電磁波；另一套作為接收器。他意外發(fā)現(xiàn)，如果接收電磁波的電極受到紫外線的照射，火花放電就變得容易產(chǎn)生。赫茲的論文《紫外線對(duì)放電的影響》發(fā)表后，引起物理學(xué)界廣泛的注意，許多物理學(xué)家進(jìn)行了進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究。1888年，德國物理學(xué)家霍爾瓦克斯證實(shí)，這是由于在放電間隙內(nèi)出現(xiàn)了荷電體的緣故。1899年，湯姆孫用巧妙的方法測(cè)得產(chǎn)生的光電流的荷質(zhì)比，和陰極射線一樣是電子流。這樣，物理學(xué)家就認(rèn)識(shí)到，這一現(xiàn)象自由電子獲得更大的動(dòng)能，因而從金屬表面逃逸出來的一種現(xiàn)象。1899—1902年，勒納德對(duì)光電效應(yīng)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，并驗(yàn)規(guī)律。根據(jù)動(dòng)能定理：qU=mv^1/2，可計(jì)算出發(fā)射出電子的能量?？傻贸觯篽f=(1/2)mv^2+I+W。[]理學(xué)家還是想在經(jīng)典電磁理論的框架內(nèi)解釋光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)1902生共振，電子就以其自身的速度從原子內(nèi)部逸出。勒納德認(rèn)為，作用。勒納德的假說在當(dāng)時(shí)很有影響，被一些物理學(xué)家接受。但是，不久，勒納德的觸發(fā)假說被他自己的實(shí)驗(yàn)否定。當(dāng)時(shí)，還有一些物理學(xué)家試圖把光電效應(yīng)解釋為一種共振現(xiàn)象。三.光電效應(yīng)的主要應(yīng)用利用光電效應(yīng)可以把光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，利用光信號(hào)與電光功率測(cè)量、光信號(hào)記錄、電影、電視和自動(dòng)控制等諸多方面。1.光電管光電管就是應(yīng)用最普遍的一種光電器件。最早的電影是沒有[]聲音的．后來雖然有了聲音，但那是靠留聲機(jī)來配合影片播放的．聲和影配合不好時(shí)，效果當(dāng)然不好．我們現(xiàn)在能夠看到聲和化，從而把聲音的“像”攝制在影片的邊緣上，形成寬窄變化的音的照片”還原成聲音．方法是：在電影放映機(jī)中用強(qiáng)度不變的光射向光電管時(shí)，在電路中產(chǎn)生變化的電流，把電流放大后，通過喇叭就可以把聲音放出來。2.光控繼電器光電效應(yīng)的應(yīng)用工業(yè)生產(chǎn)中的大部分光電控制設(shè)備都用光生產(chǎn)等方面．用于自動(dòng)計(jì)數(shù)時(shí)，可以把產(chǎn)品放在傳送帶上，光源品時(shí)，光線被擋住一次，光控繼電器就放開銜鐵一次，由銜鐵控制的計(jì)數(shù)器的數(shù)字就加一．工人在沖床、鉆床、鍛壓機(jī)械上勞動(dòng)時(shí)，如有不慎，容易出事故．為保證安全，可以在這些機(jī)床上安線，光控繼電器就立即動(dòng)作，使機(jī)床停下來，避免事故的發(fā)生。[]3.太陽能電池太陽電池的基本結(jié)構(gòu)是:把一個(gè)大面積PN結(jié)做好上下電極的接觸引線就構(gòu)成一個(gè)太陽電池。為更好地接受日光照射,正面電極不能遮光,,一般在表面層上再做一層減反射膜,表面層下是PN,底電極一般做成大面積的金屬板。目前,太陽電池的應(yīng)用已十分廣泛。它已成為宇宙飛船、人關(guān)于目前國內(nèi)外太陽電池電源設(shè)備應(yīng)用的情形簡(jiǎn)介如下:氣象觀測(cè)——無人氣象站、積雪測(cè)量計(jì)、水位觀測(cè)計(jì)、地震遙測(cè)儀；航線識(shí)別——航標(biāo)燈、浮子障礙燈、燈塔、潮流計(jì)；通訊設(shè)備——無線電通訊機(jī)、步談機(jī)、電視廣播中繼站；農(nóng)畜牧業(yè)——電圍欄、水泵、溫室、黑光燈、噴霧器、割膠燈；公路鐵路——無人信號(hào)燈、公路導(dǎo)向板、障礙閃光燈、備急電話；日常生活——照相機(jī)、手表、野營車、游艇、手提式電視機(jī)、閃光燈。4.光電探測(cè)器指對(duì)各種光輻射進(jìn)行接收和探測(cè)的器件。其中光敏管(包括各種[]光敏二極管、光敏三極管和一些光敏晶體管)是此類光電器件的都是實(shí)行光電信號(hào)轉(zhuǎn)化的裝置。光電探測(cè)器在科技、生活、生產(chǎn)GPS全球定位系統(tǒng)、氣象衛(wèi)星拍攝的氣象云圖、巡光電探測(cè)器。5.光機(jī)鼠標(biāo)根據(jù)工作原理，鼠標(biāo)大致可以分為機(jī)械式、光學(xué)機(jī)