光電效應

把光看成光子

在光子模型中，每個光子的能量等於 hf，其中 h 是普朗克常數、f 是頻率。更亮的光代表更多光子，但單個光子的能量取決於頻率，而不是強度。

臨界頻率

只有當每個光子的能量足以克服材料的功函數時，電子才會被釋放。因此會存在一個臨界頻率，低於它時，不管光有多強，都不會有電子逸出。

用模擬驗證這個想法

在模擬中改變光的頻率與金屬表面，觀察何時會出現光電子。把臨界頻率與截止電位和愛因斯坦方程的預測做比較。

光照射到金屬上時，並不是像平滑的波那樣傳播，而是以被稱為光子的微小能量包形式到達，每個光子都攜帶固定大小的能量。只有當單個光子的能量至少等於金屬的逸出功——也就是通常將電子束縛在金屬中的能量時，電子才能掙脫金屬逃逸出來。剩餘的能量則轉化為電子飛出時的動能。

KEₘₐₓ = h · f − φ

• KEₘₐₓ — 最大動能 (eV): 被擊出的電子所攜帶的最大能量
• h — 普朗克常量 (eV·s): 將光子的頻率與其能量聯絡起來的微小常量
• f — 頻率 (Hz): 每秒到達的光波數量
• φ — 逸出功 (eV): 使電子從金屬中掙脫出來所需的最小能量

一個光子照射到鈉表面，攜帶 3.1 eV 的能量。鈉的逸出功為 2.1 eV。被擊出的電子的最大動能是多少？

• hf = 3.1 eV
• φ = 2.1 eV

1. KEₘₐₓ = h · f − φ
2. KEₘₐₓ = 3.1 eV − 2.1 eV

KEₘₐₓ = 1.0 eV

試試模擬

• 光電效應閾值