光電效應(yīng)

　　光電效應(yīng)分為：外光電效應(yīng)和內(nèi)光電效應(yīng)。光電效應(yīng)中多數(shù)金屬中的光電子只能從靠近金屬表面內(nèi)的淺層(小于μm)逸出，不能從金屬內(nèi)深層逸出的結(jié)論。光波能量進(jìn)入金屬表面后不到1的距離就基本被吸收完了。

　　外光電效應(yīng)是被光激發(fā)產(chǎn)生的電子逸出物質(zhì)表面，形成真空中的電子的現(xiàn)象。內(nèi)光電效應(yīng)是被光激發(fā)所產(chǎn)生的載流子(自由電子或空穴)仍在物質(zhì)內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，使物質(zhì)的電導(dǎo)率發(fā)生變化或產(chǎn)生光生伏特的現(xiàn)象。分為光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)。

01光電導(dǎo)效應(yīng)

　　在光線作用下，電子吸收光子能量從鍵合狀態(tài)過(guò)度到自由狀態(tài)，而引起材料電導(dǎo)率的變化。 當(dāng)光照射到光電導(dǎo)體上時(shí)，若這個(gè)光電導(dǎo)體為本征半導(dǎo)體材料，且光輻射能量又足夠強(qiáng)，光電材料價(jià)帶上的電子將被激發(fā)到導(dǎo)帶上去，使光導(dǎo)體的電導(dǎo)率變大。 基于這種效應(yīng)的光電器件有光敏電阻。

02光生伏特效應(yīng)

　　在光作用下能使物體產(chǎn)生一定方向電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象?；谠撔?yīng)的器件有光電池和光敏二極管、三極管。 基于外光電效應(yīng)的電子元件有光電管、光電倍增管。光電倍增管能將一次次閃光轉(zhuǎn)換成一個(gè)個(gè)放大了的電脈沖，然后送到電子線路去，記錄下來(lái)。

　　根據(jù)愛(ài)因斯坦的“光量子概念”，每一個(gè)光子具有能量當(dāng)光照射到金屬上時(shí)，其能量被電子吸收，一部分耗于電子的逸出功另一部分轉(zhuǎn)換為電子逸出金屬表面后的動(dòng)能。由能量守恒定律得：

　　此式稱為愛(ài)因斯坦光電方程。式中h為普朗克常數(shù)，v為入射光的頻率，m為電子質(zhì)量，v為電子的最大速度，上式右邊第一項(xiàng)為電子最大初動(dòng)能。用光電方程圓滿解釋了光電效應(yīng)的基本實(shí)驗(yàn)事實(shí)：

　　電子的初動(dòng)能與入射光頻率呈線性關(guān)系，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)。任何金屬都存在一截止頻率v0，，v0又稱紅限，當(dāng)入射光的頻率小于v0時(shí)，不論光的強(qiáng)度如何，都不產(chǎn)生光電效應(yīng)。此外，光電流大小(即電子數(shù)目)只決定于光的強(qiáng)度。

　　光電效應(yīng)現(xiàn)象是赫茲在做驗(yàn)證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)的，而這一現(xiàn)象卻成了突破麥克斯韋電磁理論的一個(gè)重要證據(jù)。

　　愛(ài)因斯坦在研究光電效應(yīng)時(shí)給出的光量子解釋不僅推廣了普朗克的量子理論，證明波粒二象性不只是能量才具有，光輻射本身也是量子化的，同時(shí)為唯物辯證法的對(duì)立統(tǒng)一規(guī)律提供了自然科學(xué)證據(jù)，具有不可估量的哲學(xué)意義。這一理論還為波爾的原子理論和德布羅意物質(zhì)波理論奠定了基礎(chǔ)。

　　密立根的定量實(shí)驗(yàn)研究不僅從實(shí)驗(yàn)角度為光量子理論進(jìn)行了證明，同時(shí)也為波爾原子理論提供了證據(jù)。

　　1921年，愛(ài)因斯坦因建立光量子理論并成功解釋了光電效應(yīng)而獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

　　1922年，玻爾原子理論也因密立根證實(shí)了光量子理論而獲得了實(shí)驗(yàn)支持，從而獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

　　1923年，密立根“因測(cè)量基本電荷和研究光電效應(yīng)”獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

　　如今光電效應(yīng)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代科技及生產(chǎn)領(lǐng)域，利用光電效應(yīng)制成的光電器件(如光電管、光電池、光電倍增管等)已廣泛用于光電檢測(cè)、光電控制、電視錄像、信息采集和處理等多項(xiàng)現(xiàn)代技術(shù)中。

01被測(cè)變頻器基本參數(shù)

　　在工業(yè)制造上，大部分光電控制的設(shè)備都要用到光控制電器。它包括電磁繼電器、光電管、放大電路和電源等部件。

02光電倍增管在電視圖像中應(yīng)用

　　光電倍增管 PM T(photomultiplier tube)是一種建立在光電子發(fā)射效應(yīng)、二次電子發(fā)射和電子光學(xué)理論基礎(chǔ)上的 ,把微弱入射光轉(zhuǎn)換成光電子并獲倍增的重要的真空光電發(fā)射器件。而我們普通生活中的電視電影的發(fā)射和圖象傳送也離不開(kāi)光電倍增管。

03光電器件

　　我們把將光信號(hào)(或光能)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)(或電能)的器件叫光電器件?，F(xiàn)已有光敏管、光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、光敏組件、色敏器件、光敏可控硅器件、光耦合器、光電池等光電器件。這些器件已被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、生活、軍事等領(lǐng)域。