当用一定波长的光照射金属表面产生光电效应时，为什么光电子从金属表面逃逸的速度很快？

当光照射到某些物质上时，物质的电学性质发生变化，即光能转化为电能。这种光电变化现象统称为光电效应。

光电效应可分为光电子发射、光电导效应和光伏效应。前一种现象发生在物体表面，也称为外光电效应。后两种现象发生在物体内部，称为内部光电效应。

赫兹在1887年发现了光电效应，爱因斯坦第一个解释成功。金属表面在光照射作用下发出的电子的效应称为光电子。只有当光的波长小于某个临界值时，才能发射电子，也就是极限波长，对应的光的频率称为极限频率。临界值取决于金属材料，发射电子的能量取决于光的波长，与光的强度无关，不能用光的涨落来解释。和光的波动也有矛盾，就是光电效应的瞬时性。根据涨落理论，如果入射光较弱，照射时间较长，金属中的电子可以积累足够的能量，飞出金属表面。但事实是，只要光的频率高于金属的极限频率，无论光的亮度强弱，光子的产生几乎是瞬间的，不超过十减九秒。正确的解释是，光必须由与波长相关的严格定义的能量单位(即光子或光量子)组成。

在光电效应中，电子的发射方向不是完全定向的，而是大部分垂直于金属表面发射，与照射方向无关。光是电磁波，但光是高频振荡的正交电磁场，振幅很小，不会影响电子的发射方向。

[编辑本段]理论发展史

光电效应是德国物理学家赫兹在1887年发现的，对量子理论的发展起到了基础性的作用。

1887是M.Hertz在证明波动理论的实验中首先发现的。当时，赫兹发现，当两个锌球中的一个被紫外线照射时，两个球之间的火花非常容易跳过。

大约1900年，马克斯·普朗克对光电效应给出了初步解释，并引出了光有能量包裹的理论。他把这个理论归结为一个方程，即E=hf，E是光的“包裹”能量，h是一个常数，统称为普朗克常数，f是光源的频率。换句话说，光能的强度是由其频率决定的。但就连布兰科自己也不确定那道光是不是被包了。

在1902中，Lenard也对其进行了研究，指出光电效应是金属中的电子吸收入射光的能量并从表面逃逸的现象。但根据当时的理论无法解释；

1905年，爱因斯坦26岁提出光子假说，成功解释光电效应，因此获得1921诺贝尔物理学奖。他进一步扩展了布兰科的理论，导出了公式Ek=hf-W，其中W是从金属表面释放电子所需的能量。Ek是电子自由时的势能。

[编辑本段]光电效应的分类

光电效应可分为外光电效应和内光电效应。

内部光电效应是光激发产生的载流子(自由电子或空穴)仍在物质内部运动，改变物质的导电性或产生光伏的现象。外光电效应是光激发产生的电子从物质表面逸出，在真空中形成电子的现象。

外光电效应

在光的作用下，物体中的电子从物体表面逸出并向外发射的现象称为外光电效应。

外部光电效应的一些实验规律

A.只有当照射物体的光频率不小于一定值时，物体才能发射光电子。这个频率称为极限频率(或截止频率)，对应的波长λ0称为极限波长。不同物质的极限频率和对应的极限波长λ0是不同的。

某些金属极限波长(单位:埃):

铯、钠、锌、银和铂

6520 5400 3720 2600 1960

B.光电子离开物体的初速度与照射光的频率有关，但与发光强度无关。也就是说，光电子的初始动能只与照射光的频率有关，与发光强度无关。

c .阴极(发射光电子的金属材料)发射的光电子束与照明光强成正比。

D.从实验中我们知道，光电流产生的过程很快，一般不超过10的-9秒；当光照射停止时，光电流立即停止。这说明光电效应是瞬间的。

e爱因斯坦方程:h υ = (1/2) mv 2+I+w。

其中(1/2) mv 2是光电子离开物体的初始动能。金属中有大量的自由电子，这是金属的特性，所以对于金属来说，可以省略I项，爱因斯坦方程变成H υ = (1/2) MV 2+W如果H υ

注意:如果光子的能量(hf)不大于功函数(φ)，就不会发射电子。功函数有时标有w，当这个公式与观测不符时(即没有发射电子或电子的动能小于预期)，可能是因为系统没有完全高效，部分能量作为热能或辐射损失了。爱因斯坦因成功解释光电效应获得1921诺贝尔物理学奖。

基于外部光电效应的电子元件包括光电池和光电倍增管。光电倍增管可以将闪光转换成放大的电脉冲，然后发送到电子电路并记录下来。