光电效应

让我们谈谈光电效果。光电效应是1887年Heinrich Hertz发现的非常非常重要的效果，偶然是第一个制造电磁波并且能够展示其存在的人。在这次对电磁波的研究中，他看到，如果你把紫外线射到金属，你就会让火花出来。现在他并不真正知道它是什么，但他是第一个看到这种影响的人。

后来，阿尔伯特·爱因斯坦在1905年解释了它。他后来因为这一解释获得了诺贝尔物理学奖。这个解释实际上巩固了光子在量子力学发展中的地位，因为光电效应是第一个直接观测到的光子，甚至不能指向。好吧。那么什么是光电效应呢?

基本上我们要做的是我们将采取新鲜剪切的金属，并将其放在真空中。然后我们会在它上发光。现在，有时这种光会导致电子跳下金属，好吗？现在，经典，我们会期待，我的意思是，光的浪潮是正确的？所以如果你抽出强度，那么你应该得到更多的电子，对吧？所以，无论金属是什么，我的意思是如果我在它上发出300瓦激光，我应该得到一些跳下的电子。所以这就是我期望的。观察结果是那不是发生的事情。对吧?观察是，如果我有一些频率，则是，增加强度会增加电子的数量。 But if I try to go below a certain frequency, I don't get any electrons at all. Doesn't matter what the intensity is. Doesn't matter and it's a sharp cut off. Get electrons, no electrons. Alright? So this was not understood at all. Now the experimental set up is important to understand. What we're doing is we've got a vacuum chamber in here, we've got a circuit that we're driving by a battery.

现在，这是所有真空。没有人可以在没有阻碍的情况下遇到过。然而，电子将迫切希望在这一侧，因为这是正面。记住长边是电池的正面，所以电子真的想要跳过。所以我们所做的是我们的光芒。现在，如果一个电子被解放出来，它肯定会跳跃，因为它想要在那个积极的方面。但是电子在金属中。他们必须先从金属中解放出来。如此典型地，我们期待几件事。我们预计您会增加强度，您将增加电子。 We also expect you increase the amount of time, because it's a wave so the electrons should be absorbing the energy as time goes on and you increase the amount of time, you should increase the amount of energy. That's not observed.

那么，我们如何理解观察到的东西呢?事实上，我们还需要更多一点才能真正做到这一点。所以我们要做的是，我们要问，当我们用这束光照射电子时，它们能得到多少能量。我们要做的是将电池重新反向。所以现在电子真的不想跳了事实上它们不能跳除非它们的能量高于从这边跳到那边所需的能量。对吧?所以我们再次点亮灯，加大电压，直到没有电流。所以直到没有更多的电子有足够的能量来跳跃。这个vs被称为最大反向电压，它被称为停止电压。这是你需要的电压，以停止电流，使它不再来。 The maximum kinetic energy is the amount of energy that it takes for the electron to make that jump. So it's equal to the charge of the electron times the stopping voltage.

奇怪的是，停止电压只与频率有关，与强度无关。所以，我希望，如果我提高强度，我就会给电子更多的动能，因为有更多的能量进来，但这不是发生的。电流变大了，但停止电压不变。这是个问题。当我们做一个图时，这是我们发现的。我们有最大动能和频率的对比，直到达到这个阈值频率。那是因为根本没有电流。电子根本不能跳跃，那么停止电压是多少，零，因为[IB]我不需要电压，就这样了。但是一旦我达到这个阈值频率，我就增加频率，看。它是线性上升的。 That's extremely important. So what that means is that I can write a functional form for that relationship. Kmax equals h which is a constant that I can measure in experiment, times f-f not So what equals f not is zero. But then when f is greater than f not it goes up linearly. now multiplying this out, what we've got is hf minus and then hf not which we call the work function. This is associated with the threshold frequency and it only depends on the metal. That's it. so sodium has a certain f not and any piece of sodium I use same f not, you know, if I use lithium, now it's a different f not alright? So it depends only on the metal.

现在，我们理解这一点的方式是爱因斯坦给我们的解释的美丽，就是这种动能等于仅取决于金属的工作功能。所以我们说，呵呵。这必须是光线所带来的能量。所以这是电子吸收的能量。这项工作函数必须是离开金属所需的能量。所以需要多少工作来将电子从核心与核，金属核带出来并将其从该金属中取出，以便它可以跳过这种真空？这是解释。我们有能量提供减去工作功能，以及我们看的方式，是这种能量，只取决于频率。因此，这意味着我们发送了多少灯并不重要。电子可以吸收的唯一能量是HF。 That's it. So if I increase the intensity, then that's great if hf is enough to get it to jump out of the surface, but if it's not enough, doesn't matter. Still zero curent.

这是光电效果。