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第35章 光电效应

德国的物理学家列纳德是光电效应的最早发现者,他发现,一定波长的光照射到某些金属上时,能把金属表面的部分电子打出。这些被光的力量打出的电子被称为光电子。光电子有一个十分奇怪的现象:被打出的电子的能量只取决于光的波长,与光的强度和被照射物体的性质都没有什么关系。而且更令人感到奇怪的是,光的波长越短,被打出的电子的动能并不是越小,反而是越大。例如蓝光的波长比红光的波长要小一大截,虽然用较微弱的蓝光打出的电子不及用较明亮的红光打出的电子多,但前者打出的数目只有很少的光电子,比后者打出的所有光电子的运动速度都要快。还有,红光在七色中波长是最大的,但不管红光是多么强多么亮,却不能在某些金属上打出任何一个的电子。

到底这些现象是如何产生的呢?下面我们用“斥力和引力相结合的微粒说”来探讨一下。

我们知道,光是斥力与引力的不同比例形成的,光照射在金属表面,斥力产生的作用是撞击,引力产生的作用是后拉,只有撞击的作用足够,之后的后拉作用也足够,电子才可能在二者的共同作用下被打出;如果波长太大,撞击作用太过,而后拉作用不足,电子虽然能在很短时间内摆脱吸引,但也只会在金属里面向前冲,之后总会受到金属里面的吸引作用而无法被打出;同样道理,如果波长太短,后拉作用太过,撞击作用不足,电子难以摆脱金属的吸引,就只会仍留在金属里面,而不会被打出。利用这些理论,我们很容易就能清楚解释为什么“红光在七色中波长虽然最大,但不管红光是多么强多么亮,却不能在某些金属上打出任何一个的电子”,这是因为红光的撞击作用虽然很大,但后拉作用不足,而“某些金属的电子”须要足够的后拉作用才会被打出,红光没有办法满足这个条件,所以“不管红光多么强多么亮,都不能在这些金属上打出任何一个的电子”。

至于为什么“光的波长越短,被打出的电子的动能是越大而不是越小”,其实是因为电子被波长越短的光打出,就说明这些电子本身的斥力越大,因此不需要用较大斥力而只需要用较小斥力的光来打,由于这些被波长越短的光打出的电子本身的斥力越大,因此这些电子的动能是越大而不是越小。

可见,光照射在金属上,如果要打出光电子,必须光的波长适当。也就是说,要打出光电子,光的斥力和引力的比例要适当。而被打出的光电子的动能,主要决定于其本身的动能。

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