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| 物質在光照射下放出電子的現象。可分為三類：在光照射下使電子從物體表面逸出的“外光電效應”；使半導體中的電子由束縛態變為自由態，材料阻值發生改變的“內光電效應”；使半導體pn結兩端産生一定方向的電動勢的“光生伏特效應”。 |
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| 光電效應∶photoelectric effect |
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光照射到某些物質上，引起物質的電性質發生變化。這類光緻電變的現象被人們統稱為光電效應。
金屬表面在光輻照作用下發射電子的效應，發射出來的電子叫做光電子。光波長小於某一臨界值時方能發射電子，即極限波長，對應的光的頻率叫做極限頻率。臨界值取决於金屬材料，而發射電子的能量取决於光的波長而與光強度無關，這一點無法用光的波動性解釋。還有一點與光的波動性相矛盾，即光電效應的瞬時性，按波動性理論，如果入射光較弱，照射的時間要長一些，金屬中的電子才能積纍住足夠的能量，飛出金屬表面。可事實是，衹要光的頻率高於金屬的極限頻率，光的亮度無論強弱，光子的産生都幾乎是瞬時的，不超過十的負九次方秒。正確的解釋是光必定是由與波長有關的嚴格規定的能量單位(即光子或光量子)所組成。這種解釋為愛因斯坦所提出。光電效應由德國物理學家赫茲於1887年發現，對發展量子理論起了根本性作用，在光的照射下，使物體中的電子脫出的現象叫做光電效應(photoelectric effect)。 光電效應分為光電子發射、光電導效應和光生伏打效應。前一種現象發生在物體表面，又稱外光電效應。後兩種現象發生在物體內部，稱為內光電效應。
光電效應裏，電子的射出方向不是完全定嚮的，衹是大部分都垂直於金屬表面射出，與光照方向無關 ,光是電磁波，但是光是高頻震蕩的正交電磁場，振幅很小，不會對電子射出方向産生影響. |
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①光電效應的實驗規律。
a．陰極(發射光電子的金屬材料)發射的光電子數和照射發光強度成正比。
b．光電子脫出物體時的初速度和照射光的頻率有關而和發光強度無關。這就是說，光電子的初動能衹和照射光的頻率有關而和發光強度無關。
c．僅當照射物體的光頻率不小於某個確定值時，物體才能發出光電子，這個頻率叫做極限頻率(或叫做截止頻率)，相應的波長λ。叫做紅限波長。不同物質的極限頻率”。和相應的紅限波長λ。是不同的。 |
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一些金屬的極限波長(埃)：
銫 鈉 鋅 銀 鉑
6520 5400 3720 2600 1960
d．從實驗知道，産生光電流的過程非常快，一般不超過10的-9次方秒；停止用光照射，光電流也就立即停止。這表明，光電效應是瞬時的。
②解釋光電效應的愛因斯坦方程：根據愛因斯坦的理論，當光子照射到物體上時，它的能量可以被物體中的某個電子全部吸收。電子吸收光子的能量hυ後，能量增加，不需要積纍能量的過程。如果電子吸收的能量hυ足夠大，能夠剋服脫離原子所需要的能量(即電離能量)i和脫離物體表面時的逸出功(或叫做功函數)w，那麽電子就可以離開物體表面脫逸出來，成為光電子，這就是光電效應。 |
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| hυ=(1/2)mv^2+i+w 式中(1/2)mv^2是脫出物體的光電子的初動能。 金屬內部有大量的自由電子，這是金屬的特徵，因而對於金屬來說，i項可以略去，愛因斯坦方程成為 hυ=(1/2)mv^2+w 假如hυ<w,電子就不能脫出金屬的表面。對於一定的金屬，産生光電效應的最小光頻率(極限頻率) υ0。由 hυ0=w確定。相應的極限波長為 λ0=c/υ0=hc/w。 發光強度增加使照射到物體上的光子的數量增加，因而發射的光電子數和照射光的強度成正比。 ③利用光電效應可製造光電倍增管。光電倍增管能將一次次閃光轉換成一個個放大了的電脈衝，然後送到電子綫路去，記錄下來。算式在以愛因斯坦方式量化分析光電效應時使用以下算式： 光子能量 = 移出一個電子所需的能量 + 被發射的電子的動能 代數形式： hf=φ+em φ=hf0 em=(1/2)mv^2 其中 h是普朗剋常數， f是入射光子的頻率， φ是功函數，從原子鍵結中移出一個電子所需的最小能量， f0是光電效應發生的閥值頻率， em是被射出的電子的最大動能， m是被發射電子的靜止質量， v是被發射電子的速度， 註：如果光子的能量（hf）不大於功函數（φ），就不會有電子射出。功函數有時又以w標記。 這個算式與觀察不符時（即沒有射出電子或電子動能小於預期），可能是因為係統沒有完全的效率，某些能量變成熱能或輻射而失去了。 愛因斯坦因成功解釋了光電效應而獲得1921年諾貝爾物理學奬 。 |
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| 光電效應∶Photoelectric effect |
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光電效應由德國物理學家赫茲於1887年發現，對發展量子理論起了根本性作用。
1887年，首先是赫茲（M.Hertz）在證明波動理論實驗中首次發現的。當時，赫茲發現，兩個鋅質小球之一用紫外綫照射，則在兩個小球之間就非常容易跳過電花。
1902年，勒納（Lenard)也對其進行了研究，指出光電效應是金屬中的電子吸收了入射光的能量而從表面逸出的現象。但無法根據當時的理論加以解釋 ；
1905年，愛因斯坦提出光子假設，成功解釋了光電效應，因此獲得1921年諾貝爾物理奬。 |
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光電效應分為：外光電效應和內光電效應。
內光電效應是被光激發所産生的載流子（自由電子或空穴）仍在物質內部運動，使物質的電導率發生變化或産生光生伏特的現象。 外光電效應是被光激發産生的電子逸出物質表面，形成真空中的電子的現象。
外光電效應
在光的作用下，物體內的電子逸出物體表面嚮外發射的現象叫做外光電效應。
外光電效應的一些實驗規律
a．僅當照射物體的光頻率不小於某個確定值時，物體才能發出光電子，這個頻率叫做極限頻率(或叫做截止頻率)，相應的波長λ0叫做紅限波長。不同物質的極限頻率和相應的紅限波長λ0 是不同的。
一些金屬的極限波長(單位：埃)：
銫鈉鋅銀鉑65205400372026001960
b．光電子脫出物體時的初速度和照射光的頻率有關而和發光強度無關。這就是說，光電子的初動能衹和照射光的頻率有關而和發光強度無關。
c．陰極(發射光電子的金屬材料)發射的光電子束和照射發光強度成正比。
d．從實驗知道，産生光電流的過程非常快，一般不超過10的-9次方秒；停止用光照射，光電流也就立即停止。這表明，光電效應是瞬時的。
e．愛因斯坦方程：hυ=(1/2)mv^2+I+W
式中(1/2)mv^2是脫出物體的光電子的初動能。 金屬內部有大量的自由電子，這是金屬的特徵，因而對於金屬來說，I項可以略去，愛因斯坦方程成為 hυ=(1/2)mv^2+W 假如hυ<W,電子就不能脫出金屬的表面。對於一定的金屬，産生光電效應的最小光頻率(極限頻率) u0。由 hυ0=W確定。相應的極限波長為 λ0=C/υ0=hc/W。 發光強度增加使照射到物體上的光子的數量增加，因而發射的光電子數和照射光的強度成正比。 算式在以愛因斯坦方式量化分析光電效應時使用以下算式： 光子能量 = 移出一個電子所需的能量 + 被發射的電子的動能 代數形式： hf=φ+Em φ=hf0 Em=(1/2)mv^2 其中 h是普朗剋常數，h = 6.63 ×10^-34 J·s， f是入射光子的頻率， φ是功函數，從原子鍵結中移出一個電子所需的最小能量， f0是光電效應發生的閥值頻率， Em是被射出的電子的最大動能， m是被發射電子的靜止質量， v是被發射電子的速度
註：如果光子的能量（hf）不大於功函數（φ），就不會有電子射出。功函數有時又以W標記。 這個算式與觀察不符時（即沒有射出電子或電子動能小於預期），可能是因為係統沒有完全的效率，某些能量變成熱能或輻射而失去了。 愛因斯坦因成功解釋了光電效應而獲得1921年諾貝爾物理學奬 。
基於外光電效應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換成一個個放大了的電脈衝，然後送到電子綫路去，記錄下來。
內光電效應
當光照在物體上，使物體的電導率發生變化，或産生光生電動勢的現象。分為光電導效應和光生伏特效應（光伏效應）。
1 光電導效應
在光綫作用下，電子吸收光子能量從鍵合狀態過度到自由狀態，而引起材料電導率的變化。
當光照射到光電導體上時，若這個光電導體為本徵半導體材料，且光輻射能量又足夠強,光電材料價帶上的電子將被激發到導帶上去，使光導體的電導率變大。
基於這種效應的光電器件有光敏電阻。
2 光生伏特效應
在光作用下能使物體産生一定方向電動勢的現象。基於該效應的器件有光電池和光敏二極管、三極管。
① 勢壘效應（結光電效應）
光照射PN結時，若h?≧Eg，使價帶中的電子躍遷到導帶，而産生電子空穴對，在阻擋層內電場的作用下，電子偏嚮N區外側，空穴偏嚮P區外側，使P區帶正電，N區帶負電，形成光生電動勢。
② 側嚮光電效應（丹培效應）
當半導體光電器件受光照不均勻時，光照部分産生電子空穴對，載流子濃度比未受光照部分的大，出現了載流子濃度梯度，引起載流子擴散，如果電子比空穴擴散得快，導致光照部分帶正電，未照部分帶負電，從而産生電動勢，即為側嚮光電效應。
③ 光電磁效應
半導體受強光照射並在光照垂直方向外加磁場時，垂直於光和磁場的半導體兩端面之間産生電勢的現象稱為光電磁效應，可視之為光擴散電流的霍爾效應。
④ 貝剋勒耳效應
是指液體中的光生伏特效應。當光照射浸在電解液中的兩個同樣電極中的一個電極時，在兩個電極間産生電勢的現象稱為貝剋勒耳效應。感光電池的工作原理基於此效應。
3 光子牽引效應
當光子與半導體中的自由載流子作用時，光子把動量傳遞給自由載流子，自由載流子將順着光綫的傳播方向做相對於晶格的運動。結果，在開路的情況下，半導體樣品將産生電場，它阻止載流子的運動。這個現象被稱為光子牽引效應。 |
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guangdian xiaoying
光電效應
photoelectric effect
X綫的物理學性質之一。X綫除具有電磁波性質外，還包含具有能量的光子。當光子撞擊某物質的原子後，其全部能量都給予被擊脫的電子(稱光電子)，後者獲得動能，高速運行，該效應即光電效應。光電子在電場中運動形成光電流。被擊中的原子對光子能量的吸收即為光電吸收。光子能量越大，光電效應的機率越小，後者與前者的三次方成反比。光電效應規律揭示了光與光電流之間的關係：①單位時間內被擊出的光電子數目與入射光的強度成正比；對於一定強度的光，産生光電流的最大值(又稱飽合電流Im)是
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- : photoeffect
- n.: photoemission, photoelectric effect
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