【中華百科全書●工學●光電效應】
在某些條件下,當光線照射到物體表面時,會將其中的電子釋放出來,此種現象稱為光電效應(PhotoelectricEffect)。
光電效應在西元一八八七年首先為赫茲(Hertz)所察覺。
他於研究兩金屬電極間的火花放電時,發現若有紫外線照射到金屬電極上,將比較容易引起放電。
根據現代金屬之理論,金屬乃由正離子之點陣(Lattice),以及瀰漫其間的電子雲(ElectronCloud)所構成。
於金屬之表面因為有位能壁障(PotentialBarrier)的存在,故電子通常無法穿過表面而逃脫。
然而當有光線照射到金屬表面時,某些電子獲得了足夠的能量,便可穿越壁障而脫離表面,若被附近的正電極所吸取則形成電流。
附圖(圖1)為光電效應的實驗配置情形。
由實驗中觀察到,以某一材料所做的陰極,入射光線的波長必須比某一臨界值小,才能使電子放射出來,對應此波長的頻率稱為臨限頻率(ThresholdFrequency)。
大多數金屬的臨限頻率均在紫外線的範圍。
對於原子的最外殼層只有一個電子的元素,如Na,K,Cs及Rb等,入射光線具有可見光譜與接近紫外線的頻率時,會很容易使電子放射出來。
原子最外殼層有兩個電子的元素,如Ca,Sr及Ba等,也會因光線照射而放出電子,但效果較弱。
一般用來做為光電子發射面的材料,大多為K及Cs之氧化物,其臨限頻率在可見光譜中。
光電效應之現象於一九○二年為愛因斯坦(Einstein)所解釋。
他將光線視為一顆一顆的光子(Photon)。
光線頻率愈高,則光子能量愈大。
當光線照射至物質時,光子可能與其中的電子碰撞,而傳遞能量給電子使其跑出。
此種能量的傳遞為一種「全有或全無」的程序,也就是說電子完全接受光子的能量或完全不接受。
光子將能量傅遞給電子後便消失而不存在。
電子不接受臨限頻率以下的光子之能量,乃因此種能量並無法克服位能壁障的緣故,這時縱令光線的強度(Intensity)很大,也無法使電子放射出來。
光電管(Phototube)以及攝像管(Orthicon)均是利用光電效應所製作之產品。
前者可用於防盜裝置,後者則用於電視之錄影。
廣義的光電效應是指電磁輻射與物質交互作用,而使帶電粒子分離出來的現象。
如此則包含了光導電效應(Photo-conductiveEffect)、光伏特效應(PhotovoltaicEffect)、俄歇效應(AugerEffect)、康普頗效應(ComptonEffecy),以及光核效應(PhotonuclearEffect)等。
(黃文儀)
引用:http://ap6.pccu.edu.tw/Encyclopedia/data.asp?id=10281
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