光電效應

　　光電效應分為：外光電效應和內(nèi)光電效應。光電效應中多數(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)部運動，使物質(zhì)的電導率發(fā)生變化或產(chǎn)生光生伏特的現(xiàn)象。分為光電導效應和光生伏特效應。

01光電導效應

　　在光線作用下，電子吸收光子能量從鍵合狀態(tài)過度到自由狀態(tài)，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征半導體材料，且光輻射能量又足夠強，光電材料價帶上的電子將被激發(fā)到導帶上去，使光導體的電導率變大。 基于這種效應的光電器件有光敏電阻。

02光生伏特效應

　　在光作用下能使物體產(chǎn)生一定方向電動勢的現(xiàn)象?；谠撔钠骷泄怆姵睾凸饷舳O管、三極管。 基于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(zhuǎn)換成一個個放大了的電脈沖，然后送到電子線路去，記錄下來。

　　根據(jù)愛因斯坦的“光量子概念”，每一個光子具有能量當光照射到金屬上時，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能。由能量守恒定律得：

　　此式稱為愛因斯坦光電方程。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，上式右邊第一項為電子最大初動能。用光電方程圓滿解釋了光電效應的基本實驗事實：

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

　　光電效應現(xiàn)象是赫茲在做驗證麥克斯韋的電磁理論的火花放電實驗時偶然發(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重要證據(jù)。

　　愛因斯坦在研究光電效應時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，同時為唯物辯證法的對立統(tǒng)一規(guī)律提供了自然科學證據(jù)，具有不可估量的哲學意義。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)。

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

　　1921年，愛因斯坦因建立光量子理論并成功解釋了光電效應而獲得諾貝爾物理學獎。

　　1922年，玻爾原子理論也因密立根證實了光量子理論而獲得了實驗支持，從而獲得了諾貝爾物理學獎。

　　1923年，密立根“因測量基本電荷和研究光電效應”獲諾貝爾物理學獎。

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

01被測變頻器基本參數(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用

　　光電倍增管 PM T(photomultiplier tube)是一種建立在光電子發(fā)射效應、二次電子發(fā)射和電子光學理論基礎(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光電倍增管。

03光電器件

　　我們把將光信號(或光能)轉(zhuǎn)變成電信號(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用于生產(chǎn)、生活、軍事等領(lǐng)域。