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高中物理
第十五章 原子结构与波粒二象性
光电效应经典解释中的疑难
最后
更新:
2024-01-09 08:41
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光电效应经典解释中的疑难
人们知道, 金属中原子外层的电子会脱离原子而做无规则的热运动。但在温度不很高时, 电子并不能大量逸出金属表面, 这是为什么呢? 这表明金属表面层内存在一种力, 阻碍电子的逃逸。电子要从金属中挣脱出来, 必须获得一些能量, 以克服这种阻碍。 要使电子脱离某种金属, 需要外界对它做功, 做功的最小值叫作这种金属的逸出功 (work function), 用 $W_0$ 表示。换句话说, 电子要想从金属中脱离, 至少要吸收 $W_0$ 的能量。如下表所示, 不同种类的金属, 其逸出功的大小也不相同。  当光照射金属表面时, 电子会吸收光的能量。若电子吸收的能量超过逸出功, 电子就能从金属表面逸出, 这就是光电子。光越强, 逸出的电子数越多, 光电流也就越大。这些结论与实验相符。 但是, 按照光的电磁理论, 还应得出如下结论: - 不管光的频率如何, 只要光足够强, 电子都可以获得足够能量从而逸出表面,不应存在截止频率; - 光越强, 光电子的初动能应该越大, 所以截止电压 $U_{\mathrm{c}}$ 应该与光的强弱有关; - 如果光很弱, 按经典电磁理论估算, 电子需要几分钟到十几分钟的时间才能获得逸出表面所需的能量, 这个时间远远大于实验中产生光电流的时间。 这些结论都与实验结果相矛盾。光电效应中的一些重要现象无法用经典电磁理论解释, 这引发了物理学家们的认真思考。
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做题,是检验是否掌握数学的唯一真理
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