光电效应的三个公式

Question

如题所述

Answer 1

光电效应是物理学中的一个重要现象，它揭示了光与物质的量子性质。以下是描述光电效应的四个关键公式的详细解释：
1. **光电效应方程**：
这个方程由爱因斯坦提出，用以描述光子能量与电子逸出功之间的关系。它表明，当光子的频率超过一定阈值时，可以将电子从金属中完全解离。方程表达式为：
\[ E = hf - \phi \]
其中，\( E \) 是电子的动能，\( h \) 是普朗克常数，\( f \) 是光子的频率，而 \( \phi \) 是金属的逸出功。
2. **最大动能公式**：
这个公式用来计算光电子在光电效应中可能获得的最大动能。它由以下形式给出：
\[ K_{\text{max}} = hf - \phi \]
其中，\( K_{\text{max}} \) 是光电子的最大动能，其余符号与上文相同。
3. **停止电压公式**：
停止电压是指必须加在光电子上以阻止其通过电场加速的最小电压。它的计算公式是：
\[ V_{\text{stop}} = \frac{hf - \phi}{e} \]
在这里，\( V_{\text{stop}} \) 是停止电压，\( e \) 是电子的电荷量。
4. **波长与最大动能之间的关系**：
光电子的最大动能与光子的波长之间存在一定的关系，这可以通过以下公式表示：
\[ \lambda = \frac{hc}{eV_{\text{stop}}} \]
其中，\( \lambda \) 是光子的波长，\( c \) 是光速。
这些公式不仅揭示了光电效应的基本原理，而且对于量子力学的发展具有重要意义。通过实验验证这些公式，物理学家能够更深入地理解光的粒子性和物质的量子性质。爱因斯坦因对光电效应的解释而获得了1921年的诺贝尔物理学奖。