光电效应的三个公式 爱因斯坦光电效应方程的含义

一、经典电磁理论对光电效应现象解释的困境

（一）波动理论的局限性在光电效应现象中的体现

在经典电磁理论框架下，电磁波的能量被认为可以叠加和累积。按照这一理论，遏止电压应与光的强弱相关，而与光的频率无关。实验结果却揭示出遏止电压与光强无关的事实，同时存在一个明确的截止频率。这表明，经典电磁理论在解释光电效应中的极限频率时显得捉襟见肘。

（二）光电子初动能理解的误区

传统的观念认为光电子最大初动能的大小与光强有着直接关系，而与光的频率无关。光电效应的实际情况却与此相悖，光电子的初动能与其所受的光的频率有着紧密的联系。

（三）弱光照射下能量积累过程的缺失

在弱光照射的情况下，人们往往认为会有一个能量积累的过程。光电效应现象却表明，这一过程并非如我们所想象的那样发生，光电子的产生并非是一个渐进的过程，而是瞬时发生的。

二、爱因斯坦的光电效应方程的解读

（一）光子说的提出

爱因斯坦于1905年提出了光子说，他指出在空间传播的光并非连续的，而是由一个个离散的光子组成。每个光子的能量与其频率成正比，即ε＝hν。其中h为普朗克常量，ν为光的频率。

（二）逸出功的阐释

对于同一种金属而言，不同电子脱离金属所需的功是不同的。存在一个最小值，这个最小值被定义为该金属的逸出功W₀。逸出功只与金属的种类相关，不同金属的逸出功有所不同。

（三）光电效应方程的引入

光电效应方程为Ek＝hν一W₀。其中E代表光电子的最大初动能。理解光电效应方程时需注意正确理解其物理含义。此方程不仅揭示了光电效应的产生条件，也体现了能量守恒的原理。

三、对光电效应方程的理解深化

（一）光电子初动能的理解拓展

在光电效应中，对于某个特定的光电子而言，其离开金属时的动能大小可以在0至最大初动能Ek之间的任何值。

（二）光电效应与频率的线

光电效应方程表明，光电子的最大初动能与入射光的频率呈线（非正比关系），而与光强无关。

（三）产生光电效应的条件及能量守恒的体现

光电效应方程包含了产生光电效应的条件。当Ek＝hν一W₀＞0时，即hν＞W₀，ν＞W₀/h=νc时，便会产生光电效应。其中νv=W₀/h即为被照射金属的极限频率。光电效应方程实质上是能量守恒方程的体现。