光电效应及其应用作者：杨海威110601147计算机科学与.doc

光电效应及其应用

作者：杨海威

110601147 计算机科学与技术

摘要：本文选取了光电效应这一量子力学概念作为研究对象，通过查阅相关资料文献，讲述该现象的概念、原理、意义以及目前的一些可能应用领域 ，从而更深刻更全面地了解此概念。

关键字：光量子；空穴-电子对；半导体；波粒二象性

Abstract:in this paper, we select photoelectric effect the quantum mechanics concept as the research object,through the access relevant information about the phenomenon of literature, the concept, principle, significance and the present some possible application field, in order to achieve a more profound more comprehensive understanding of this concept.

Key words: light quantum; Hole - electron pair; Semiconductor; Wave-particle duality

1905年，爱因斯坦把普朗克的量子化概念进一步推广。他指出：不仅黑体和辐射场的能量交换是量子化的，而且辐射场本身就是由不连续的光量子组成，每一个光量子的与辐射场频率之间满足ε=hν，即它的能量只与光量子的频率有关，而与强度(振幅)无关。In 1905, Einstein quantization of the Planck concept further promotion. He pointed out that: not only old and radiation field of energy exchange is quantized, and the radiation field itself is a discontinuous light quantum components, each a light quantum and radiation field frequency between meet ε = h ν, namely its energy only with light quantum frequency are concerned, and has nothing to do with intensity (amplitude).

一、光电效应的概念

光电效应分为：外光电效应和内光电效应。

光电效应中多数金属中的光电子只能从靠近金属表面内的浅层(小于μm)逸出，不能从金属内深层逸出的结论。光波能量进入金属表面后不到1的距离就基本被吸收完了。[1]

外光电效应是被光激发产生的电子逸出物质表面，形成真空中的电子的现象。内光电效应是被光激发所产生的载流子(自由电子或空穴)仍在物质内部运动，使物质的电导率发生变化或产生光生伏特的现象。分为光电导效应和光生伏特

应。[2]

1 光电导效应：

在光线作用下，电子吸收光子能量从键合状态过度到自由状态，而引起材料电导率的变化。 当光照射到光电导体上时，若这个光电导体为本征半导体材料，且光辐射能量又足够强，光电材料价带上的电子将被激发到导带上去，使光导体的电导率变大。 基于这种效应的光电器件有光敏电阻。

2 光生伏特效应 ：

在光作用下能使物体产生一定方向电动势的现象。基于该效应的器件有光电池和光敏二极管、三极管。 基于外光电效应的电子元件有光电管、光电倍增管。光电倍增管能将一次次闪光转换成一个个放大了的电脉冲，然后送到电子线路去，记录下来。

二、光电效应的实验规律

1．每一种金属在产生光电效应是都存在极限频率(或称截止频率)，即照射光的频率不能低于某一临界值。当入射光的频率低于极限频率时，无论多强的光都无法使电子逸出。

2．光电效应中产生的光电子的速度与光的频率有关，而与光强无关。

3．光电效应的瞬时性。实验发现，只要光的频率高于金属的极限频率，光的亮度无论强弱，光子的产生都几乎是瞬时的，即几乎在照到金属时立即产生光电流。响应时间不超过十的负九次方秒。

4.入射光的强度只影响光电流的强弱，即只影响在单位时间内由单位面积是逸出的光电子数目。在光颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大，即一定颜色的光，入射光越强，一定时间内发射的电子数目越多。[3]

光电效应的科学解释

爱因斯坦写道：“……根据这种假设，从一点所发出