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光电效应

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Click here for the English version.

光电效应是科学的基本的物理现象,不仅有各种各样的实际当前天应用,而且还激发了一个全新领域。

一种金属包含许多移动电子。这些电子可以激发时提供能源。而且,如果能量足够高,电子可以激发出金属。

当这种激励用光时,出射的电子被称为光电子,给它的名字-光电效应的这种效果。

在这里,我们将演示光电效应使用受到普通灯具光和紫外线的带电的锌金属片。

我们学习如何进行实验与收集数据之前,让我们讨论一下参数和控制这种效果的原则。观察到光的频率 'f' 光电效应发生的顺序,已超过一些最低门槛 'f0' (读-f-零)。

要理解为什么这很重要,让我们放大并在微观的层次看这个过程。当光线照在金属上时,单个光子会被金属中的电子吸收。现在,为了让这些电子必须从金属释放,他们必须执行一些工作。

因此,E 应该是大于这个 '功' W 的金属,其中工作函数表示的最小能量,吸收光子能量或阈值能量需要解放电子从一个特定的金属。

现在由于光子的能量与光的频率成正比,阈值能量对应于阈值频率 f0。

能量与频率之间的关系是由这个方程给出,其中 h 是普朗克常数。相同的方程也可以用于计算临界频率。

例如,锌工作函数是 4.3 电子伏特。这意味着光电效应中锌发生的阈值频率将 10 ^15 赫兹,对应 300 纳米阈值波长 Λ0。这种短的波长对应于 UV 光

在复查了光电效应背后的原则,让我们现在就通过一步一步的协议,来证明这种效果通过一个简单的实验。

获得所有必要的工具和材料的实验即验电器,锌金属板,一块砂纸,紫外光源具有波长分量低于 300nm、 普通灯具提供可见光、 压克力棒、 一块毛皮和一副紫外线防护眼镜。

第一,使用砂纸,波兰人锌金属板表面。这将删除在金属表面上的氧化锌和便于电子转移。锌板验电器的金属板上的地方。请确保锌板与验电器直接接触。

接下来,摩擦杆与一块毛皮五至六倍,使带负电荷的杆。带杆接近锌制版肯定不会带来他们相互接触。

使用另一只手,轻触锌板简要,积极充电锌板通过感应。验电器的针应该转移指示金属板和在验电器的所有部件连接到它,收取。

接下来,打开可见灯和使它接近验电器,其光照射锌板。观察验电器的反应。

现在,请定期电灯关掉并放紫外线防护眼镜。删除玻璃盘子,打开台灯,获取紫外光源,使之接近验电器。UV 光照射金属锌。观察验电器的反应。然后关闭 UV 光。

现在,擦再次与毛皮杆五至六倍,使带负电荷的杆。带杆与锌板直接接触。

这将导致一些负电荷上锌板转让验针偏转。收起杆和确保不去触碰你的手或任何其他对象的锌金属板。

接下来,打开可见灯和使它接近验电器,其光照射锌板。观察验电器的反应。

把放在紫外线防护眼镜。删除玻璃盘子和开启 UV 光和使它接近验电器。UV 光照射金属锌。观察验电器的反应。然后关闭 UV 光。

让我们现在审查和解释这些实验的结果。

在上半年的带电的杆和锌板不处于相互直接接触实验,针仍然是偏转定期灯,UV 灯照明,表明锌板仍然带电。

这是因为锌板,已经失去了一些电子成为带正电,进一步失去一些光电子 UV 光照射在它时。这只会使锌板稍微带正电,偏转验针多一点点。

另一方面,当带电的杆及锌板做相互接触,我们观察,使用常规灯光有验电器没有影响。然而,UV 灯的使用结果中的验电器折叠和返回到不带电位置没有偏转针

这是锌的因为只有 UV 光子有足够的能量,就是锌的以上,弹出光电子功函数。这放电以前带负电的锌板。

与前面的情况,可见光并没有足够的能量来激发的光电子,致使锌板并不因此解除。

光电子技术已经被研究了许多几十年现在,导致了新的研究和多个应用程序领域的发展。

光电效应被用于使各有不同的实际应用的光电器件。光电器件的一个例子是光敏的电气开关。

在这里,阻塞或疏导的一束光照耀着金属关闭或电流由于缺乏或光电子的存在。

夜视装置或 NVDs 还使用光电效应的原则允许图像在水平接近完全黑暗的光的产生。简单地说,光子碰撞薄膜的碱性金属或半导体材料在该装置内的导致光电子由于光电效应的弹射。

这些电子加速了静电场和倍增通过中学排放加紧原始信号。相乘得到的电子,然后提出来罢工荧光屏上,将电子转换回光子,从而形成图像。

你刚看了光电效应的朱庇特的简介。你应该现在了解光电效应的基本概念,也明白为什么带电的金属可以出院,只有使用特定频率的光。此外,这个视频展示了一个简单的实验来可视化光电效应用带电的锌金属板暴露在可见光和紫外线。谢谢观赏 !

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