愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程的內(nèi)容是:光電效應(yīng)方程是愛(ài)因斯坦推廣的一個(gè)光學(xué)方程。光電效應(yīng)中,金屬中的電子在飛出金屬表面時(shí)要克服原子核對(duì)它的吸引而做功。某種金屬中的不同電子,脫離這種金屬所需的功不一樣,使電子脫離某種金屬所做的功的最小值,叫做這種逃逸原子核表面所做的功叫逸出功。Ek=hγ-W0,其中,h為普朗克常量,γ為入射光頻率,W0為逸出功。這個(gè)關(guān)系式通常叫做愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程。也可以解析為,光子能量=移出一個(gè)電子所需的能量(逸出功)+被發(fā)射的電子的動(dòng)能。光電子(被發(fā)射的電子的動(dòng)能)的動(dòng)能必須考慮電子在物質(zhì)內(nèi)部的動(dòng)能,分析論證,并提出新的光電效應(yīng)方程。
被發(fā)射的電子也稱光電子,那么光電子的速度是多少呢?官方很少談及光電子的速度,紫光的頻率約為7×10^14,假設(shè)某金屬的逸出功為零,按照愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程,我們計(jì)算一下被發(fā)射的電子的速度,hγ=mv^2/2,由于電子的質(zhì)量m=9.1×10^-31kg,所以v=10^6(m/s),這個(gè)速度和電子繞原子核的速度相當(dāng),由于逸出功不為零,所以按照此理論計(jì)算,光電子的速度要小于這個(gè)速度。相關(guān)質(zhì)量顯示,光電子在真空中的速度?:在真空中,光電子的速度接近于光速,但不會(huì)達(dá)到光速,因?yàn)殡娮佑匈|(zhì)量,無(wú)法達(dá)到光速。即使不接近于光速也不應(yīng)該小于10^6(m/s),即不應(yīng)該小于電子繞原子核運(yùn)動(dòng)的速度。
根據(jù)上述的分析,光電子應(yīng)該是電子攜帶一個(gè)光子的組合,我們?nèi)匀患僭O(shè)逸出功為零,光電效應(yīng)方程應(yīng)該是:Ek=hγ+mv^2/2,Ek是光電子的動(dòng)能,我們?nèi)電子繞原子核運(yùn)動(dòng)的速度約為10^6m/s,假設(shè)Ek=mv1^2/2,仍然利用上面的數(shù)據(jù)可以計(jì)算出v1=1.4×10^6m/s,計(jì)算的結(jié)果是光電子的速度大于電子繞原子核的速度,而小于光速,這一結(jié)論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果是相符的。也有資料顯示電子繞原子核的速度約是10^7m/s,如果這一速度屬實(shí),那么愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)的光電子的動(dòng)能主要是電子繞原子核的動(dòng)能,所以愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程必須修正、完善。通過(guò)上面的論證可以得出結(jié)論,通常情況下光子能量小于電子的能量,光子的能量也小于光電子的動(dòng)能。
其實(shí),電子攜帶光子在物質(zhì)內(nèi)部或也是普遍存在的,例如物質(zhì)的吸收光譜和和發(fā)射光譜就是電子攜帶光子的證明。結(jié)論:由于逸出功存在,所以愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程應(yīng)該修正為:Ek=hγ+mv^2/2-W0,其中,Ek是光電子的動(dòng)能、h為普朗克常量,γ為入射光頻率,W0為逸出功、mv^2/2是電子的初動(dòng)能即電子繞原子核運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能。通常情況下照射光子能量小于電子的能量也小于光電子的動(dòng)能。
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