光电效应

把光看作光子

在光子模型中，每个光子的能量等于 hf，其中 h 是普朗克常量、f 是频率。更亮的光意味着更多光子，但单个光子的能量取决于频率，而不是强度。

阈频

只有当每个光子的能量足以克服材料的逸出功时，电子才会被释放。因此会存在一个阈频，低于该频率时，无论光多强，都不会发射电子。

用模拟检验这一观点

在模拟中改变光的频率和金属表面，观察何时会出现光电子。将阈频和截止电势与爱因斯坦方程的预测进行比较。

光照射到金属上时，并不是像平滑的波那样传播，而是以被称为光子的微小能量包形式到达，每个光子都携带固定大小的能量。只有当单个光子的能量至少等于金属的逸出功——也就是通常将电子束缚在金属中的能量时，电子才能挣脱金属逃逸出来。剩余的能量则转化为电子飞出时的动能。

KEₘₐₓ = h · f − φ

• KEₘₐₓ — 最大动能 (eV): 被击出的电子所携带的最大能量
• h — 普朗克常量 (eV·s): 将光子的频率与其能量联系起来的微小常量
• f — 频率 (Hz): 每秒到达的光波数量
• φ — 逸出功 (eV): 使电子从金属中挣脱出来所需的最小能量

一个光子照射到钠表面，携带 3.1 eV 的能量。钠的逸出功为 2.1 eV。被击出的电子的最大动能是多少？

• 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

试试模拟

• 光电效应阈值