光電效應(yīng)總結(jié)

1、光電效應(yīng)光電效應(yīng)是物理學(xué)中一個(gè)重要而神奇的現(xiàn)象。在高于某特定頻率的電磁波照射下，某些物質(zhì)內(nèi)部的電子會(huì)被光子激發(fā)出來而形成電流，即光生電。光電現(xiàn)象由德國物理學(xué)家赫茲于1887年發(fā)現(xiàn)，而正確的解釋為愛因斯坦所提出?？茖W(xué)家們在研究光電效應(yīng)的過程中，物理學(xué)者對光子的量子性質(zhì)有了更加深入的了解，這對波粒二象性概念的提出有重大影響定律定義 光電效應(yīng)光照射到金屬上，引起物質(zhì)的電性質(zhì)發(fā)生變化。這類光變致電的現(xiàn)象被人們統(tǒng)稱為光電效應(yīng)（Photoelectric effect）。光電效應(yīng)分為光電子發(fā)射、光電導(dǎo)效應(yīng)和阻擋層光電效應(yīng)，又稱光生伏特效應(yīng)。前一種現(xiàn)象發(fā)生在物體表面，又稱外光電效應(yīng)。后兩種現(xiàn)象發(fā)生在物體內(nèi)部

2、，稱為內(nèi)光電效應(yīng)。按照粒子說，光是由一份一份不連續(xù)的光子組成，當(dāng)某一光子照射到對光靈敏的金屬(如硒)上時(shí)，它的能量可以被該金屬中的某個(gè)電子全部吸收。電子吸收光子的能量后，動(dòng)能立刻增加;如果動(dòng)能增大到足以克服原子核對它的引力，就能在十億分之一秒時(shí)間內(nèi)飛逸出金屬表面，成為光電子，形成光電流。單位時(shí)間內(nèi)，入射光子的數(shù)量愈大，飛逸出的光電子就愈多，光電流也就愈強(qiáng)，這種由光能變成電能自動(dòng)放電的現(xiàn)象，就叫光電效應(yīng)。赫茲于1887年發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)，愛因斯坦第一個(gè)成功的解釋了光電效應(yīng)（金屬表面在光輻照作用下發(fā)射電子的效應(yīng)，發(fā)射出來的電子叫做光電子）。光波長小于某一臨界值時(shí)方能發(fā)射電子，即極限波長，對應(yīng)的光的頻率

3、叫做極限頻率。臨界值取決于金屬材料，而發(fā)射電子的能量取決于光的波長而與光強(qiáng)度無關(guān)，這一點(diǎn)無法用光的波動(dòng)性解釋。還有一點(diǎn)與光的波動(dòng)性相矛盾，即光電效應(yīng)的瞬時(shí)性，按波動(dòng)性理論，如果入射光較弱，照射的時(shí)間要長一些，金屬中的電子才能積累住足夠的能量，飛出金屬表面?？墒聦?shí)是，只要光的頻率高于金屬的極限頻率，光的亮度無論強(qiáng)弱，電子的產(chǎn)生都幾乎是瞬時(shí)的，不超過十的負(fù)九次方秒。正確的解釋是光必定是由與波長有關(guān)的嚴(yán)格規(guī)定的能量單位(即光子或光量子)所組成。光電效應(yīng)里電子的射出方向不是完全定向的，只是大部分都垂直于金屬表面射出，與光照方向無關(guān)。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(huì)對電子射出方向

4、產(chǎn)生影響。光電效應(yīng)說明了光具有粒子性。相對應(yīng)的，光具有波動(dòng)性最典型的例子就是光的干涉和衍射。只要光的頻率超過某一極限頻率，受光照射的金屬表面立即就會(huì)逸出光電子，發(fā)生光電效應(yīng)。當(dāng)在金屬外面加一個(gè)閉合電路，加上正向電源，這些逸出的光電子全部到達(dá)陽極便形成所謂的光電流。在入射光一定時(shí)，增大光電管兩極的正向電壓，提高光電子的動(dòng)能，光電流會(huì)隨之增大。但光電流不會(huì)無限增大，要受到光電子數(shù)量的約束，有一個(gè)最大值，這個(gè)值就是飽和電流。所以，當(dāng)入射光強(qiáng)度增大時(shí)，根據(jù)光子假設(shè)，入射光的強(qiáng)度（即單位時(shí)間內(nèi)通過單位垂直面積的光能）決定于單位時(shí)間里通過單位垂直面積的光子數(shù)，單位時(shí)間里通過金屬表面的光子數(shù)也就增多，于是，

5、光子與金屬中的電子碰撞次數(shù)也增多，因而單位時(shí)間里從金屬表面逸出的光電子也增多，電流也隨之增大。數(shù)學(xué)推導(dǎo)光束里的光子所擁有的能量與光的頻率成正比。假若金屬里的自由電子吸收了一個(gè)光子的能量，而這能量大于或等于某個(gè)與金屬相關(guān)的能量閾（閥）值（稱為這種金屬的逸出功），則此電子因?yàn)閾碛辛俗銐虻哪芰?，?huì)從金屬中逃逸出來，成為光電子；若能量不足，則電子會(huì)釋出能量，能量重新成為光子離開，電子能量恢復(fù)到吸收之前，無法逃逸離開金屬。增加光束的輻照度會(huì)增加光束里光子的“密度”，在同一段時(shí)間內(nèi)激發(fā)更多的電子，但不會(huì)使得每一個(gè)受激發(fā)的電子因吸收更多的光子而獲得更多的能量。換言之，光電子的能量與輻照度無關(guān)，只與光子的能量

6、、頻率有關(guān)。被光束照射到的電子會(huì)吸收光子的能量，但是其中機(jī)制遵照的是一種非全有即全無的判據(jù)，光子所有能量都必須被吸收，用來克服逸出功，否則這能量會(huì)被釋出。假若電子所吸收的能量能夠克服逸出功，并且還有剩余能量，則這剩余能量會(huì)成為電子在被發(fā)射后的動(dòng)能。逸出功 W 是從金屬表面發(fā)射出一個(gè)光電子所需要的最小能量。如果轉(zhuǎn)換到頻率的角度來看，光子的頻率必須大于金屬特征的極限頻率，才能給予電子足夠的能量克服逸出功。逸出功與極限頻率 v0之間的關(guān)系為W=h*v0其中，h是普朗克常數(shù)， 是光頻率為h*v0 的光子的能量?？朔莩龉χ螅怆娮拥淖畲髣?dòng)能 Kmax 為Kmax=hv-W=h（v-v0）其中，hv

7、是光頻率為 v的光子所帶有并且被電子吸收的能量。實(shí)際物理要求動(dòng)能必須是正值，因此，光頻率必須大于或等于極限頻率，光電效應(yīng)才能發(fā)生。光電效應(yīng)原文關(guān)于光的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化的一個(gè)啟發(fā)性觀點(diǎn)愛因斯坦1905年3月在物理學(xué)家關(guān)于氣體或其他有重物體所形成的理論觀念同麥克斯韋關(guān)于所謂空虛空間中的電磁過程的理論之間，有著深刻的形式上的分歧。這就是，我們認(rèn)為一個(gè)物體的狀態(tài)是由數(shù)目很大但還是有限個(gè)數(shù)的原子和電子的坐標(biāo)和速度來完全確定的；與此相反，為了確定一個(gè)空間的電磁狀態(tài)，我們就需要用連續(xù)的空間函數(shù)，因此，為了完全確定一個(gè)空間的電磁狀態(tài)，就不能認(rèn)為有限個(gè)數(shù)的物理量就足夠了。按照麥克斯韋的理論，對于一切純電磁現(xiàn)象因而也對

8、于光來說，應(yīng)當(dāng)把能量看作是連續(xù)的空間函數(shù)，而按照物理學(xué)家的看法，一個(gè)有重客體的能量，則應(yīng)當(dāng)用其中原子和電子所帶能量的總和來表示。一個(gè)有重物體的能量不可能分成任意多個(gè)、任意小的部分，而按照光的麥克斯韋理論（或者更一般地說，按照任何波動(dòng)理論），從一個(gè)點(diǎn)光源發(fā)射出來的光束的能量，則是在一個(gè)不斷增大的體積中連續(xù)地分布的。用連續(xù)空間函數(shù)來運(yùn)算的光的波動(dòng)理論，在描述純悴的光學(xué)現(xiàn)象時(shí)，已被證明是十分卓越的，似乎很難用任何別的理論來替換?？墒牵粦?yīng)當(dāng)忘記，光學(xué)觀測都同時(shí)間平均值有關(guān)，而不是同瞬時(shí)值有關(guān)，而且盡管衍射、反射、折射、色散等等理論完全為實(shí)驗(yàn)所證實(shí)，但仍可以設(shè)想，當(dāng)人們把用連續(xù)空間函數(shù)進(jìn)行運(yùn)算的光的理

9、論應(yīng)用到光的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象上去時(shí)，這個(gè)理論會(huì)導(dǎo)致和經(jīng)驗(yàn)相矛盾。確實(shí)在我看來，關(guān)于黑體輻射，光致發(fā)光、紫外光產(chǎn)生陰極射線，以及其他一些有關(guān)光的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象的觀察，如果用光的能量在空間中不是連續(xù)分布的這種假說來解釋似乎就更好理解。按照這里所設(shè)想的假設(shè)，從點(diǎn)光源發(fā)射出來的光束的能量在傳播中不是連續(xù)分布在越來越大的空間之中，而是由個(gè)數(shù)有限的、局限在空間各點(diǎn)的能量子所組成，這些能量子能夠運(yùn)動(dòng)，但不能再分割，而只能整個(gè)地被吸收或產(chǎn)生出來。下面我將敘述一下我的思考過程，并且援引一些引導(dǎo)我走上這條道路的事實(shí)，我希望這里所要說明的觀點(diǎn)對一些研究工作者在他們的研究中或許會(huì)顯得有用。1關(guān)于“黑體輻射”理論的一

10、個(gè)困難讓我們首先仍采用麥克斯韋理論和電子論的觀點(diǎn)來考察下述情況。設(shè)在一個(gè)由完全反射壁圍住的空間中，有一定數(shù)目的氣體分子和電子，它們能夠自由地運(yùn)動(dòng)，而且當(dāng)它們彼此很靠近時(shí)，相互施以保守力的作用，也就是說，它們能夠象氣體分子運(yùn)動(dòng)理論中的氣體分子那樣相互碰撞。此外，還假設(shè)有一定數(shù)目的電子被某些力束縛在這空間中一些相距很遠(yuǎn)的點(diǎn)上，力的方向指向這些點(diǎn)，其大小同電子與各點(diǎn)的距離成正比。當(dāng)自由的氣體分子和電子很靠近這些束縛電子時(shí)，這些電子同自由的分子和電子之間也應(yīng)當(dāng)發(fā)生保守力的相互作用。我們稱這些束縛在空間點(diǎn)上的電子為“振子”；它們發(fā)射一定周期的電磁波，也吸收同樣周期的電磁波。根據(jù)有關(guān)光的產(chǎn)生的現(xiàn)代觀點(diǎn)，在

11、我們所考察的空間中，按照麥克斯韋理論處于動(dòng)態(tài)平衡情況下的輻射，應(yīng)當(dāng)與“黑體輻射”完全等同至少當(dāng)我們把一切具有應(yīng)加以考慮的頻率的振子都看作存在時(shí)是這樣。我們暫且不考慮振子發(fā)射和吸收的輻射，而深入探討同分子和電子的相互作用（或碰憧）相適應(yīng)的動(dòng)態(tài)平衡的條件問題。氣體分子運(yùn)動(dòng)理論為動(dòng)態(tài)平衡提出的條件是：一個(gè)電子振子的平均動(dòng)能必須等于一個(gè)氣體分子平移運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能。如果我們把電子振子的運(yùn)動(dòng)分解為三個(gè)相互垂直的分振動(dòng)，那末我們求得這樣一個(gè)線性分振動(dòng)的能量的平均值為這里R是絕對氣體常數(shù)，N是克當(dāng)量的“實(shí)際分子”數(shù)，而T是絕對溫度。由于振子的動(dòng)能和勢能對于時(shí)間的平均值相等，所以能量等于自由單原子氣體分子的動(dòng)能

12、的。如果現(xiàn)在不論由于哪一種原因在我們的情況下由于輻射過程使一個(gè)振子的能量具有大于或小于的時(shí)間平均值，那末，它同自由電子和分子的碰撞將導(dǎo)致氣體得到或喪失平均不等于零的能量。因此，在我們所考察的情況中，只有當(dāng)每一個(gè)振子都具有平均能量時(shí)，動(dòng)態(tài)平衡才有可能。我們進(jìn)一步對振子同空間中存在的輻射之間的相互作用作類似的考慮。普朗克（Planck）先生曾假定輻射可以看作是一種所能想象得到的最無序的過程，在這種假定下，他推導(dǎo)出了這種情況下動(dòng)態(tài)平衡的條件。他找到： 這里是本征頻率為的一個(gè)振子（每一個(gè)振動(dòng)分量）的平均能量，c是光速，是頻率，而是頻率介于和之間的那部分輻射在每個(gè)單位體積中的能量。頻率為的輻射，如果其能

13、量總的說來既不是持續(xù)增加，又不是持續(xù)減少，那么，下式必定成立。作為動(dòng)態(tài)平衡的條件而找到的這個(gè)關(guān)系，不但不符合經(jīng)驗(yàn)，而且它還表明，在我們的圖象中，根本不可能談到以太和物質(zhì)之間有什么確定的能量分布。因?yàn)檎褡拥恼駝?dòng)數(shù)范圍選得愈廣，空間中輻射能就會(huì)變得愈大，而在極限情況下我們得到：2關(guān)于普朗克對基本常數(shù)的確定下面我們要指出普朗克先生所作出的對基本常數(shù)的確定，這在一定程度上是同他所創(chuàng)立的黑體輻射理論不相關(guān)的。迄今為止，所有經(jīng)驗(yàn)都能滿足的關(guān)于的普朗克公式是：其中，對于大的值，即對于大的波長和輻射密度，這個(gè)公式在極限情況下變成下面的形式：人們看到，這個(gè)公式是同l 中用麥克斯韋理論和電子論所求得的公式相符的。

14、通過使這兩個(gè)公式的系數(shù)相等，我們得到：或者這就是說，一個(gè)氫原子重克克。這正好是普朗克先生所求得的數(shù)值，它同用其他方法求得的關(guān)于這個(gè)量的數(shù)值令人滿意地相符合。我們因此得出結(jié)論：輻射的能量密度和波長愈大，我們所用的理論基礎(chǔ)就愈顯得適用；但是，對于小的波長的小的輻射密度，我們的理論基礎(chǔ)就完全不適用了。方程在以愛因斯坦方式量化分析光電效應(yīng)時(shí)使用以下方程：光子能量 = 移出一個(gè)電子所需的能量 + 被發(fā)射的電子的動(dòng)能代數(shù)形式：其中h是普朗克常數(shù)，是入射光子的頻率，是功函數(shù)，從原子鍵結(jié)中移出一個(gè)電子所需的最小能量，是被射出的電子的最大動(dòng)能，0是光電效應(yīng)發(fā)生的閾值頻率，m是被發(fā)射電子的靜止質(zhì)量，vm是被發(fā)射電

15、子的速度，注：如果光子的能量（h）不大于功函數(shù)（），就不會(huì)有電子射出。功函數(shù)有時(shí)又以W標(biāo)記。這個(gè)方程與觀察不符時(shí)（即沒有射出電子或電子動(dòng)能小于預(yù)期），可能是因?yàn)槟承┠芰恳詿崮芑蜉椛涞男问缴⑹Я?。效?yīng)(一)反常光生伏特效應(yīng)：光生伏特效應(yīng)一般光生電壓不會(huì)超過Vg=Eg/e,但某些薄膜型半導(dǎo)體被強(qiáng)白光照射會(huì)出現(xiàn)比Vg高的多的光生電壓，稱反常光生伏特效應(yīng)。（已觀察到5000V的光生電壓）70年代又發(fā)現(xiàn)光鐵電體的反常光生伏特效應(yīng)（APV）可產(chǎn)生1000V到100000V的電壓，且只出現(xiàn)在晶體自發(fā)極化方向上，光生電壓：V=(Jc/(D+l)l(二)貝克勒爾效應(yīng)：將兩個(gè)同樣的電極浸在電解液中，其中一個(gè)被光照

16、射，則在兩電極間產(chǎn)生電位差，稱為貝克勒爾效應(yīng)。（有可能模仿光合作用制成高效率的太陽能電池）(三)光子牽引效應(yīng)：當(dāng)一束光子能量不足以引起電子-空穴產(chǎn)生的激光照射在樣本上，可在光束方向上于樣本兩端建立電勢差VL，其大小與光功率成正比，稱為光子牽引效應(yīng)。(四)俄歇效應(yīng)（1925年法國人俄歇）用高能光子或電子從原子內(nèi)層打出電子，同時(shí)產(chǎn)生確定能量的電子（俄歇電子），使原子、分子稱為高階離子的現(xiàn)象稱為俄歇效應(yīng)。應(yīng)用：俄歇電子能譜儀用于表面分析，可辨別不同分子的“指紋”。 (五)光電流效應(yīng)（1927年潘寧）放電管兩級間有光致電壓（電流）變化稱為光電流效應(yīng)。（1）：低壓氣體可以放電（約100Pa的惰性氣體）（

17、2）：空間電荷效應(yīng)與輝光放電：放電管中由陰極到陽極存在7個(gè)不同的區(qū)域：1：阿斯頓暗區(qū)：靠近陰極很薄的一層暗區(qū)。原因：從陰極由正離子轟擊出的二次電子動(dòng)能很小，不足以激發(fā)原子發(fā)光。2：陰極輝區(qū)：繼阿斯頓暗區(qū)后很薄的發(fā)光層。3：陰極暗區(qū)：電子從陰極達(dá)到該區(qū)，獲能量越來越大，超過原子電離能，引起大量碰撞電離，雪崩電離過程集中發(fā)生在這里。產(chǎn)生電離后電子很快離開，這里形成了很強(qiáng)的正空間電荷，引起電場分布畸變，管壓大部分降在此處和陰極間以上三區(qū)為陰極位降區(qū)。4：負(fù)輝區(qū)：是發(fā)光最強(qiáng)的區(qū)域。電子在負(fù)輝區(qū)產(chǎn)生許多激發(fā)碰撞發(fā)出明亮的輝光。5：法拉第暗區(qū)：電子在負(fù)輝區(qū)損失能量，進(jìn)入此區(qū)無足夠的能量產(chǎn)生激發(fā)。6：正柱區(qū)

18、：在此區(qū)電子密度與正離子密度相等，凈空間電荷為零，因此又稱等離子區(qū)。7：陽極區(qū)：可看到陽極暗區(qū)和陽極輝區(qū)。應(yīng)用：氣體放電器件，如氣體放電燈（熒光燈、霓虹燈、原子光譜燈、氖泡）、穩(wěn)壓管、冷陰極閘流管等。激光器中用正柱區(qū)實(shí)現(xiàn)粒子束反轉(zhuǎn)，粒子束裝置中冷陰極離子源，半導(dǎo)體工藝中等離子體刻蝕，薄膜濺射沉積，等離子體化學(xué)沉積等。光電流效應(yīng)機(jī)理：亞穩(wěn)態(tài)（壽命約10(-4)s到10(-2)s）原子較中性原子易于電離，多產(chǎn)生一些激發(fā)原子，尤其是亞穩(wěn)態(tài)原子，可能改變放電管中載流子濃度。光電流光譜技術(shù)應(yīng)用：光電流光譜無需常規(guī)光譜儀的光學(xué)系統(tǒng)，從紫外、可見、紅外到微波都可產(chǎn)生光電流效應(yīng)。光電流光譜有8個(gè)數(shù)量級的動(dòng)態(tài)范

19、圍，靈敏度高、噪聲小，是一種超靈敏的光譜技術(shù)。（1976年格林等用激光證實(shí)光電流光譜）焦希效應(yīng)：當(dāng)用可見光連續(xù)輻照以空氣或絕緣氣體為介質(zhì)的氣體電容器時(shí)，流經(jīng)電容器的低頻電流將發(fā)生變化，稱為焦希效應(yīng)。馬爾特效應(yīng)：當(dāng)放電管陰極表面有金屬氧化膜，正離子轟擊表面時(shí)，二次電子發(fā)射作用增強(qiáng)，稱為馬爾特效應(yīng)。研究歷史光電效應(yīng)首先由德國物理學(xué)家海因里希赫茲于1887年發(fā)現(xiàn)，對發(fā)展量子理論及提出波粒二象性的設(shè)想起到了根本性的作用。菲利普萊納德用實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)的重要規(guī)律。阿爾伯特愛因斯坦則提出了正確的理論機(jī)制。十九世紀(jì)1839年，年僅十九歲的亞歷山大貝克勒爾（Alexandre Becquerel），在協(xié)助父

20、親研究將光波照射到電解池（electrolytic cell）所產(chǎn)生的效應(yīng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)了光生伏打效應(yīng)。雖然這不是光學(xué)效應(yīng)，但對于揭示物質(zhì)的電性質(zhì)與光波之間的密切關(guān)系有很大的作用。威勒畢史密斯（Willoughby Smith）于1873年在進(jìn)行與水下電纜相關(guān)的一項(xiàng)任務(wù)，測試硒圓柱高電阻性質(zhì)時(shí)，發(fā)現(xiàn)其具有光電導(dǎo)性，即照射光束于硒圓柱會(huì)促使其電導(dǎo)增加。海因里希赫茲1887年，德國物理學(xué)者海因里希赫茲做實(shí)驗(yàn)觀察到光電效應(yīng)、電磁波的發(fā)射與接收。在赫茲的發(fā)射器里有一個(gè)火花間隙（spark gap），可以借著制造火花來生成與發(fā)射電磁波。在接收器里有一個(gè)線圈與一個(gè)火花間隙，每當(dāng)線圈偵測到電磁波，火花間隙就會(huì)出現(xiàn)

21、火花。由于火花不很明亮，為了更容易觀察到火花，他將整個(gè)接收器置入一個(gè)不透明的盒子內(nèi)。他注意到最大火花長度因此減小。為了理清原因，他將盒子一部分一部分拆掉，發(fā)現(xiàn)位于接收器火花與發(fā)射器火花之間的不透明板造成了這屏蔽現(xiàn)象。假若改用玻璃來分隔，也會(huì)造成這屏蔽現(xiàn)象，而石英則不會(huì)。經(jīng)過用石英棱鏡按照波長將光波分解，仔細(xì)分析每個(gè)波長的光波所表現(xiàn)出的屏蔽行為，他發(fā)現(xiàn)是紫外線造成了光電效應(yīng)。赫茲將這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)表于物理年鑒，他沒有對該效應(yīng)做進(jìn)一步的研究。紫外線入射于火花間隙會(huì)幫助產(chǎn)生火花，這個(gè)發(fā)現(xiàn)立刻引起了物理學(xué)者們的好奇心，其中包括威廉霍爾伐克士（Wilhelm Hallwachs）、奧古斯圖里吉（Augus

22、to Righi）、亞歷山大史托勒托夫（Aleksandr Stoletov）等等。他們進(jìn)行了一系列關(guān)于光波對于帶電物體所產(chǎn)生效應(yīng)的研究調(diào)查，特別是紫外線。這些研究調(diào)查證實(shí)，剛剛清潔干凈的鋅金屬表面，假若帶有負(fù)電荷，不論數(shù)量有多少，當(dāng)被紫外線照射時(shí)，會(huì)快速地失去這負(fù)電荷；假若電中性的鋅金屬被紫外線照射，則會(huì)很快地變?yōu)閹в姓姾?，而電子?huì)逃逸到金屬周圍的氣體中，假若吹拂強(qiáng)風(fēng)于金屬，則可以大幅度增加帶有的正電荷數(shù)量。約翰艾斯特（Johann elster）和漢斯蓋特爾（Hans Geitel），首先發(fā)展出第一個(gè)實(shí)用的光電真空管，能夠用來量度輻照度。艾斯特和蓋特爾將其用于研究光波照射到帶電物體產(chǎn)生的

23、效應(yīng)，獲得了巨大成果。他們將各種金屬依光電效應(yīng)放電能力從大到小順序排列：銣、鉀、鈉鉀合金、鈉、鋰、鎂、鉈、鋅。對于銅、鉑、鉛、鐵、鎘、碳、汞，普通光波造成的光電效應(yīng)很小，無法測量到任何效應(yīng)。上述金屬排列順序與亞歷山德羅伏打的電化學(xué)排列相同，越具正電性的金屬給出的光電效應(yīng)越大。湯姆孫量度粒子荷質(zhì)比的光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置。當(dāng)時(shí)研究“赫茲效應(yīng)”的各種實(shí)驗(yàn)還伴隨著“光電疲勞”的現(xiàn)象，讓研究變得更加復(fù)雜。光電疲勞指的是從干凈金屬表面觀察到的光電效應(yīng)逐漸衰微的現(xiàn)象。根據(jù)霍爾伐克士的研究結(jié)果，在這現(xiàn)象里，臭氧扮演了很重要的角色?？墒?，其它因素，例如氧化、濕度、拋光模式等等，都必須納入考量。1888至1891年間

24、，史托勒托夫完成了很多關(guān)于光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)與分析。他設(shè)計(jì)出一套實(shí)驗(yàn)裝置，特別適合于定量分析光電效應(yīng)。借助此實(shí)驗(yàn)裝置，他發(fā)現(xiàn)了輻照度與感應(yīng)光電流的直接比例。另外，史托勒托夫和里吉還共同研究了光電流與氣壓之間的關(guān)系，他們發(fā)現(xiàn)氣壓越低，光電流變越大，直到最優(yōu)氣壓為止；低于這最優(yōu)氣壓，則氣壓越低，光電流變越小。約瑟夫湯姆孫于1897年4月30日在大不列顛皇家研究院（Royal Institution of Great Britain）的演講中表示，通過觀察在克魯克斯管里的陰極射線所造成的螢光輻照度，他發(fā)現(xiàn)陰極射線在空氣中透射的能力遠(yuǎn)超一般原子尺寸的粒子。因此，他主張陰極射線是由帶負(fù)電荷的粒子組成，后來稱

25、為電子。此后不久，通過觀察陰極射線因電場與磁場作用而產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)，他測得了陰極射線粒子的荷質(zhì)比。1899年，他用紫外線照射鋅金屬，又測得發(fā)射粒子的荷質(zhì)比為7.310emu/g，與先前實(shí)驗(yàn)中測得的陰極射線粒子的數(shù)值7.810emu/g大致符合。他因此正確推斷這兩種粒子是同一種粒子，即電子。他還測出這粒子所載有的負(fù)電荷 。從這兩個(gè)數(shù)據(jù)，他成功計(jì)算出了電子的質(zhì)量：大約是氫離子質(zhì)量的千分之一。電子是當(dāng)時(shí)所知質(zhì)量最小的粒子。二十世紀(jì)匈牙利物理學(xué)家菲利普萊納德菲利普萊納德于1900年發(fā)現(xiàn)紫外線會(huì)促使氣體發(fā)生電離作用。由于這效應(yīng)廣泛發(fā)生于好幾厘米寬區(qū)域的空氣，并且制造出很多大顆的正離子與小顆的負(fù)離子，這現(xiàn)象很

26、自然地被詮釋為光電效應(yīng)發(fā)生于在氣體中的固體粒子或液體粒子，湯姆孫就是如此詮釋這現(xiàn)象。1902年，萊納德又發(fā)布了幾個(gè)關(guān)于光電效應(yīng)的重要實(shí)驗(yàn)結(jié)果。第一，借著變化紫外光源與陰極之間的距離，他發(fā)現(xiàn)，從陰極發(fā)射的光電子數(shù)量每單位時(shí)間與入射的輻照度成正比。第二，使用不同的物質(zhì)為陰極材料，可以顯示出，每一種物質(zhì)所發(fā)射出的光電子都有其特定的最大動(dòng)能（最大速度），換句話說，光電子的最大動(dòng)能于光波的光譜組成有關(guān)。第三，借著調(diào)整陰極與陽極之間的電壓差，他觀察到，光電子的最大動(dòng)能與截止電壓成正比，與輻照度無關(guān)。由于光電子的最大速度與輻照度無關(guān)，萊納德認(rèn)為，光波并沒有給予這些電子任何能量，這些電子本來就已擁有這能量，光

27、波扮演的角色好似觸發(fā)器，一觸即發(fā)地選擇與釋出束縛于原子里的電子，這就是萊納德著名的“觸發(fā)假說”（triggering hypothesis）。在那時(shí)期，學(xué)術(shù)界廣泛接受觸發(fā)假說為光電效應(yīng)的機(jī)制?？墒牵@假說遭遇到一些嚴(yán)峻問題，例如，假若電子本來在原子里就已擁有了逃逸束縛與發(fā)射之后的動(dòng)能，那么，將陰極加熱應(yīng)該會(huì)給予更大的動(dòng)能，但是物理學(xué)者做實(shí)驗(yàn)并沒有測量到任何不同結(jié)果。英姿煥發(fā)的愛因斯坦在1905年（愛因斯坦奇跡年）發(fā)表了六篇?jiǎng)潟r(shí)代的論文。1905年，愛因斯坦發(fā)表論文關(guān)于光的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化的一個(gè)試探性觀點(diǎn)，對于光電效應(yīng)給出另外一種解釋。他將光束描述為一群離散的量子，現(xiàn)稱為光子，而不是連續(xù)性波動(dòng)。對于馬

28、克斯普朗克先前在研究黑體輻射中所發(fā)現(xiàn)的普朗克關(guān)系式，愛因斯坦給出另一種詮釋：頻率為 的光子擁有的能量為 ；其中， 因子是普朗克常數(shù)。愛因斯坦認(rèn)為，組成光束的每一個(gè)量子所擁有的能量等于頻率乘以普朗克常數(shù)。假若光子的頻率大于某極限頻率，則這光子擁有足夠能量來使得一個(gè)電子逃逸，造成光電效應(yīng)。愛因斯坦的論述解釋了為什么光電子的能量只與頻率有關(guān)，而與輻照度無關(guān)。雖然光束的輻照度很微弱，只要頻率足夠高，必會(huì)產(chǎn)生一些高能量光子來促使束縛電子逃逸。盡管光束的輻照度很強(qiáng)勁，假若頻率低于極限頻率，則仍舊無法給出任何高能量光子來促使束縛電子逃逸。愛因斯坦的論述極具想像力與說服力，但卻遭遇到學(xué)術(shù)界強(qiáng)烈的抗拒，這是因?yàn)?/p>

29、它與詹姆斯麥克斯韋所表述，而且經(jīng)過嚴(yán)格理論檢驗(yàn)、通過精密實(shí)驗(yàn)證明的光的波動(dòng)理論相互矛盾，它無法解釋光波的折射性與相干性，更一般而言，它與物理系統(tǒng)的能量“無窮可分性假說”相互矛盾。甚至在實(shí)驗(yàn)證實(shí)愛因斯坦的光電效應(yīng)方程正確無誤之后，強(qiáng)烈抗拒仍舊延續(xù)多年。愛因斯坦的發(fā)現(xiàn)開啟了的量子物理的大門，愛因斯坦因?yàn)椤皩碚撐锢韺W(xué)的成就，特別是光電效應(yīng)定律的發(fā)現(xiàn)”榮獲1921年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。圖為密立根做光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)得到的最大能量與頻率關(guān)系線。豎軸是能夠阻止最大能量光電子抵達(dá)陽極的截止電壓，P是逸出功，PD是電勢差（potential difference)。愛因斯坦的論文很快地引起美國物理學(xué)者羅伯特密立根的注

30、意，但他也不贊同愛因斯坦的理論。之后十年，他花費(fèi)很多時(shí)間做實(shí)驗(yàn)研究光電效應(yīng)。他發(fā)現(xiàn)，增加陰極的溫度，光電子最大能量不會(huì)跟著增加。他又證實(shí)光電疲勞現(xiàn)象是因氧化作用所產(chǎn)生的雜質(zhì)造成，假若能夠?qū)⑶鍧嵏蓛舻年帢O保存于高真空內(nèi)，就不會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象了。1916年，他證實(shí)了愛因斯坦的理論正確無誤，并且應(yīng)用光電效應(yīng)直接計(jì)算出普朗克常數(shù)。密立根因?yàn)椤瓣P(guān)于基本電荷以及光電效應(yīng)的工作”獲頒1923年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。根據(jù)波粒二象性，光電效應(yīng)也可以用波動(dòng)概念來分析，完全不需用到光子概念。威利斯蘭姆與馬蘭斯考立（Marlan Scully）于1969年證明這理論。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證1887年，赫茲在做證實(shí)麥克斯韋的電磁理論的火花放

31、電實(shí)驗(yàn)時(shí)，偶然發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)。赫茲用兩套放電電極做實(shí)驗(yàn)，一套產(chǎn)生振蕩，發(fā)出電磁波；另一套作為接收器。他意外發(fā)現(xiàn)，如果接收電磁波的電極受到紫外線的照射，火花放電就變得容易產(chǎn)生。赫茲的論文紫外線對放電的影響發(fā)表后，引起物理學(xué)界廣泛的注意，許多物理學(xué)家進(jìn)行了進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究。1888年，德國物理學(xué)家霍爾瓦克斯（Wilhelm Hallwachs）證實(shí)，這是由于在放電間隙內(nèi)出現(xiàn)了荷電體的緣故。1899年，J.J.湯姆孫用巧妙的方法測得產(chǎn)生的光電流的荷質(zhì)比，獲得的值與陰極射線粒子的荷質(zhì)比相近，這就說明產(chǎn)生的光電流和陰極射線一樣是電子流。這樣，物理學(xué)家就認(rèn)識(shí)到，這一現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是由于光（特別是紫外光）照射到

32、金屬表面使金屬內(nèi)部的自由電子獲得更大的動(dòng)能，因而從金屬表面逃逸出來的一種現(xiàn)象。光電效應(yīng)18991902年，勒納德（P.Lenard，18621947）對光電效應(yīng)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，并首先將這一現(xiàn)象稱為“光電效應(yīng)”。為了研究光電子從金屬表面逸出時(shí)所具有的能量，勒納德在電極間加一可調(diào)節(jié)反向電壓，直到使光電流截止，從反向電壓的截止值，可以推算電子逸出金屬表面時(shí)的最大速度。他選用不同的金屬材料，用不同的光源照射，對反向電壓的截止值進(jìn)行了研究，并總結(jié)出了光電效應(yīng)的一些實(shí)驗(yàn)規(guī)律。根據(jù)動(dòng)能定理：qU=mv2/2，可計(jì)算出發(fā)射出電子的能量?？傻贸觯篽f=(1/2)mv2+I+W深入的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的規(guī)律與經(jīng)典理論存在

33、諸多矛盾，但許多物理學(xué)家還是想在經(jīng)典電磁理論的框架內(nèi)解釋光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律。有一些物理學(xué)家試圖把光電效應(yīng)解釋為一種共振現(xiàn)象。勒納德在1902年提出觸發(fā)假說，假設(shè)在電子的發(fā)射過程中，光只起觸發(fā)作用，電子原本就是以某一速度在原子內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，光照射到原子上，只要光的頻率與電子本身的振動(dòng)頻率一致，就發(fā)生共振，電子就以其自身的速度從原子內(nèi)部逸出。勒納德認(rèn)為，原子里電子的振動(dòng)頻率是特定的，只有頻率合適的光才能起觸發(fā)作用。勒納德的假說在當(dāng)時(shí)很有影響，被一些物理學(xué)家接受。但是，不久，勒納德的觸發(fā)假說被他自己的實(shí)驗(yàn)否定。愛因斯坦用光量子理論對光電效應(yīng)提出理論解釋后，最初科學(xué)界的反應(yīng)是冷淡的，甚至相信量子概念的一些

34、物理學(xué)家也不接受光量子假說。盡管理論與已有的實(shí)驗(yàn)事實(shí)并不矛盾，但當(dāng)時(shí)還沒有充分的實(shí)驗(yàn)來支持愛因斯坦光電效應(yīng)方程給出的定量關(guān)系。直到1916年，光電效應(yīng)的定量實(shí)驗(yàn)研究才由美國物理學(xué)家密立根完成。密立根對光電效應(yīng)進(jìn)行了長期的研究，經(jīng)過十年之久的試驗(yàn)、改進(jìn)和學(xué)習(xí)，有效地排除了表面接觸電位差等因素的影響，獲得了比較好的單色光。他的實(shí)驗(yàn)非常出色，于1914年第一次用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了愛因斯坦方程是精確成立的，并首次對普朗克常數(shù)h作了直接的光電測量，精確度大約是0.5%(在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi))。1916年密立根發(fā)表了他的精確實(shí)驗(yàn)結(jié)果，他用6種不同頻率的單色光測量反向電壓的截止值與頻率關(guān)系曲線關(guān)系，這是一條很好的直線，

35、從直線的斜率可以求出的普朗克常數(shù)。結(jié)果與普朗克1900年從黑體輻射得到的數(shù)值符合得很好。發(fā)現(xiàn)規(guī)律通過大量的實(shí)驗(yàn)總結(jié)出光電效應(yīng)具有如下實(shí)驗(yàn)規(guī)律：1每一種金屬在產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí)都存在一極限頻率（或稱截止頻率），即照射光的頻率不能低于某一臨界值。相應(yīng)的波長被稱做極限波長（或稱紅限波長）。當(dāng)入射光的頻率低于極限頻率時(shí)，無論多強(qiáng)的光都無法使電子逸出。2光電效應(yīng)中產(chǎn)生的光電子的速度與光的頻率有關(guān)，而與光強(qiáng)無關(guān)。3光電效應(yīng)的瞬時(shí)性。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，即幾乎在照到金屬時(shí)立即產(chǎn)生光電流。響應(yīng)時(shí)間不超過十的負(fù)九次方秒（1ns）。4.入射光的強(qiáng)度只影響光電流的強(qiáng)弱，即只影響在單位時(shí)間單位面積內(nèi)逸出的光電子數(shù)目。在光顏色不變的

36、情況下，入射光越強(qiáng)，飽和電流越大，即一定顏色的光，入射光越強(qiáng)，一定時(shí)間內(nèi)發(fā)射的電子數(shù)目越多。應(yīng)用領(lǐng)域制造光電倍增管算式與觀察不符時(shí)（即沒有射出電子或電子動(dòng)能小于預(yù)期），可能是因?yàn)橄到y(tǒng)沒有完全的效率，某些能量變成熱能或輻射而失去了。光控制電器利用光電管制成的光控制電器，可以用于自動(dòng)控制，如自動(dòng)計(jì)數(shù)、自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)跟蹤等等，右上圖是光控繼電器的示意圖，它的工作原理是：當(dāng)光照在光電管上時(shí)，光電管電路中產(chǎn)生電光流，經(jīng)過放大器放大，使電磁鐵M磁化，而把銜鐵N吸住，當(dāng)光電管上沒有光照時(shí)，光電管電路中沒有電流，電磁鐵M就自動(dòng)控制，利用光電效應(yīng)還可測量一些轉(zhuǎn)動(dòng)物體的轉(zhuǎn)速。光伏控制器光電倍增管利用光電效應(yīng)還可以

37、制造多種光電器件，如光電倍增管、電視攝像管、光電管、電光度計(jì)等，這里介紹一下光電倍增管。這種管子可以測量非常微弱的光。右下圖是光電倍增管的大致結(jié)構(gòu)，它的管內(nèi)除有一個(gè)陰極K和一個(gè)陽極A外，還有若干個(gè)倍增電極K1.K2.K3.K4.K5等。使用時(shí)不但要在陰極和陽極之間加上電壓，各倍增電極也要加上電壓，使陰極電勢最低，各個(gè)倍增電極的電勢依次升高，陽極電勢最高，這樣，相鄰兩個(gè)電極之間都有加速電場，當(dāng)陰極受到光的照射時(shí)，就發(fā)射光電子，并在加速電場的作用下，以較大的動(dòng)能撞擊到第一個(gè)倍增電極上，光電子能從這個(gè)倍增電極上激發(fā)出較多的電子，這些電子在電場的作用下，又撞擊到第二個(gè)倍增電極上，從而激發(fā)出更多的電子，

38、這樣，激發(fā)出的電子數(shù)不斷增加，最后后陽極收集到的電子數(shù)將比最初從陰極發(fā)射的電子數(shù)增加了很多倍（一般為105108倍）。因而，這種管子只要受到很微弱的光照，就能產(chǎn)生很大電流，它在工程、天文、軍事等方面都有重要的作用。農(nóng)業(yè)病蟲害防治農(nóng)業(yè)蟲害的治理需要依據(jù)為害昆蟲的特性提出與環(huán)境適宜、生態(tài)兼容的技術(shù)體系和關(guān)鍵技術(shù)。為害昆蟲表現(xiàn)了對敏感光源具有個(gè)體差異性和群體一貫性的趨光性行為特征，并通過視覺神經(jīng)信號(hào)響應(yīng)和生理光子能量需求的方式呈現(xiàn)出生物光電效應(yīng)的作用本質(zhì)。利用昆蟲的這種趨性行為誘導(dǎo)增益特性，一些光電誘導(dǎo)殺蟲燈技術(shù)以及害蟲誘導(dǎo)捕集技術(shù)廣泛地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)蟲害的防治，具有良好的應(yīng)用前景。定律影響光電效應(yīng)現(xiàn)象

39、是赫茲在做證實(shí)麥克斯韋的電磁理論的火花放電實(shí)驗(yàn)時(shí)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(gè)重要證據(jù)。愛因斯坦在研究光電效應(yīng)時(shí)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(shí)為唯物辯證法的對立統(tǒng)一規(guī)律提供了自然科學(xué)證據(jù)，具有不可估量的哲學(xué)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(shí)驗(yàn)研究不僅從實(shí)驗(yàn)角度為光量子理論進(jìn)行了證明，同時(shí)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(yīng)而獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。1922年，玻爾原子理論也因密立根證實(shí)了光量子理論而獲得了實(shí)驗(yàn)支

40、持，從而獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。1923年，密立根“因測量基本電荷和研究光電效應(yīng)”獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。矛盾在光電效應(yīng)中，要釋放光電子顯然需要光電效應(yīng)有足夠的能量。根據(jù)經(jīng)典電磁理論，光是電磁波，電磁波的能量決定于它的強(qiáng)度，即只與電磁波的振幅有關(guān)，而與電磁波的頻率無關(guān)。而實(shí)驗(yàn)規(guī)律中的第一、第二兩點(diǎn)顯然用經(jīng)典理論無法解釋。第三條也不能解釋，因?yàn)楦鶕?jù)經(jīng)典理論，對很弱的光要想使電子獲得足夠的能量逸出，必須有一個(gè)能量積累的過程而不可能瞬時(shí)產(chǎn)生光電子。光電效應(yīng)里，電子的射出方向不是完全定向的，只是大部分都垂直于金屬表面射出，與光照方向無關(guān)，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(huì)對電子射出方向產(chǎn)

41、生影響。所有這些實(shí)際上已經(jīng)曝露出了經(jīng)典理論的缺陷，要想解釋光電效應(yīng)必須突破經(jīng)典理論。分類光電效應(yīng)分為：外光電效應(yīng)和內(nèi)光電效應(yīng)。內(nèi)光電效應(yīng)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(yùn)動(dòng)，使物質(zhì)的電導(dǎo)率發(fā)生變化或產(chǎn)生光生伏特的現(xiàn)象。外光電效應(yīng)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。外光電效應(yīng)在光的作用下，物體內(nèi)的電子逸出物體表面向外發(fā)射的現(xiàn)象叫做外光電效應(yīng)。外光電效應(yīng)的一些實(shí)驗(yàn)規(guī)律a僅當(dāng)照射物體的光頻率不小于某個(gè)確定值時(shí)，物體才能發(fā)出光電子，這個(gè)頻率叫做極限頻率(或叫做截止頻率)，相應(yīng)的波長0叫做極限波長。不同物質(zhì)的極限頻率和相應(yīng)的極限波長0 是不同的。一些金屬的極限

42、波長(單位：埃)：銫鈉 鋅銀鉑65205400372026001960b光電子脫出物體時(shí)的初速度和照射光的頻率有關(guān)而和發(fā)光強(qiáng)度無關(guān)。這就是說，光電子的初動(dòng)能只和照射光的頻率有關(guān)而和發(fā)光強(qiáng)度無關(guān)。c在光的頻率不變的情況下，入射光越強(qiáng)，相同的時(shí)間內(nèi)陰極(發(fā)射光電子的金屬材料)發(fā)射的光電子數(shù)目越多d從實(shí)驗(yàn)知道，產(chǎn)生光電流的過程非?？?，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(yīng)是瞬時(shí)的。e愛因斯坦方程：h=(1/2)mv2+I+W式中(1/2)mv2是脫出物體的光電子的初動(dòng)能。金屬內(nèi)部有大量的自由電子，這是金屬的特征，因而對于金屬來說，I項(xiàng)可以略去，愛因斯坦方程成為

43、 h=(1/2)mv2+W 假如hW,電子就不能脫出金屬的表面。對于一定的金屬，產(chǎn)生光電效應(yīng)的最小光頻率(極限頻率) u0。由 h0=W確定。相應(yīng)的極限波長為0=C/0=hc/W。 發(fā)光強(qiáng)度增加使照射到物體上的光子的數(shù)量增加，因而發(fā)射的光電子數(shù)和照射光的強(qiáng)度成正比。算式在以愛因斯坦方式量化分析光電效應(yīng)時(shí)使用以下算式： 光子能量= 移出一個(gè)電子所需的能量+ 被發(fā)射的電子的動(dòng)能代數(shù)形式： hf=+Em =hf0 Em=(1/2)mv2 其中 h是普朗克常數(shù)，h = 6.63 10-34 Js， f是入射光子的頻率，是功函數(shù)，從原子鍵結(jié)中移出一個(gè)電子所需的最小能量， f0是光電效應(yīng)發(fā)生的閥值頻率，E

44、m是被射出的電子的最大動(dòng)能， m是被發(fā)射電子的靜止質(zhì)量， v是被發(fā)射電子的速度注：如果光子的能量（hf）不大于功函數(shù)（），就不會(huì)有電子射出。功函數(shù)有時(shí)又以W標(biāo)記。這個(gè)算式與觀察不符時(shí)（即沒有射出電子或電子動(dòng)能小于預(yù)期）。愛因斯坦因成功解釋了光電效應(yīng)而獲得1921年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)?；谕夤怆娦?yīng)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(gè)個(gè)放大了的電脈沖，然后送到電子線路去，記錄下來。內(nèi)光電效應(yīng)當(dāng)光照在物體上，使物體的電導(dǎo)率發(fā)生變化，或產(chǎn)生光生電動(dòng)勢的現(xiàn)象。分為光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)（光伏效應(yīng)）。1 光電導(dǎo)效應(yīng)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

45、材料電導(dǎo)率的變化。當(dāng)光照射到光電導(dǎo)體上時(shí)，若這個(gè)光電導(dǎo)體為本征半導(dǎo)體材料，且光輻射能量又足夠強(qiáng)，光電材料價(jià)帶上的電子將被激發(fā)到導(dǎo)帶上去，使光導(dǎo)體的電導(dǎo)率變大?；谶@種效應(yīng)的光電器件有光敏電阻。2 光生伏特效應(yīng)“光生伏特效應(yīng)”，簡稱“光伏效應(yīng)”。指光照使不均勻半導(dǎo)體或半導(dǎo)體與金屬結(jié)合的不同部位之間產(chǎn)生電位差的現(xiàn)象。它首先是由光子（光波）轉(zhuǎn)化為電子、光能量轉(zhuǎn)化為電能量的過程；其次，是形成電壓過程。有了電壓，就像筑高了大壩，如果兩者之間連通，就會(huì)形成電流的回路。光伏發(fā)電，其基本原理就是“光伏效應(yīng)”。太陽能專家的任務(wù)就是要完成制造電壓的工作。因?yàn)橐圃祀妷海酝瓿晒怆娹D(zhuǎn)化的太陽能電池是陽光發(fā)電的關(guān)鍵。簡單來說就是在光作用下能使物體產(chǎn)生一定方向電動(dòng)勢的現(xiàn)象。基于該效應(yīng)的器件有光電池和光敏二極管、三極管。