东华大学出版社：《光电信息技术》教材电子教案（PPT课件讲稿）第一章 光电信息技术物理基础 1.1.2光电发射效应

§1.1.2光电发射效应 物体受到光照后向外发射电子的现象称为外光电效应 或称光电发射效应,这种多发生于金属和金属氧化物。在第 光电器件中,光电管、光电倍增管和某些光电器件都是建 立在光电发射效应基础上的。 光电发射效应的几个规律。其中主要的基本定律和性质有: 光电发射第一定律 发射电流IK与被阴极所吸收的光通量Φx成正比。即 章光电信息技术物理 当入射光线的频谱成分不变时,光电阴极的饱和光电 KK 式中Sx为表征光电发射灵敏度的系数。这个关系式看上去基 十分简单,但却非常重要。因为它是用光电探测器进行光础 度测量、光电转换的一个最重要的依据

第一章 上一页 回首页 下一页 回末页 结束 §1.1.2 光电发射效应 第 一 章 光 电 信 息 技 术 物 理 基 础 1 回目录 上一节 物体受到光照后向外发射电子的现象称为外光电效应 或称光电发射效应，这种多发生于金属和金属氧化物。在 光电器件中，光电管、光电倍增管和某些光电器件都是建 立在光电发射效应基础上的。 光电发射效应的几个规律。其中主要的基本定律和性质有： 1、光电发射第一定律 当入射光线的频谱成分不变时，光电阴极的饱和光电 发射电流 IK 与被阴极所吸收的光通量ΦK 成正比。即 IK = SK ΦK 式中SK 为表征光电发射灵敏度的系数。这个关系式看上去 十分简单，但却非常重要。因为它是用光电探测器进行光 度测量、光电转换的一个最重要的依据

§1.1.2光电发射效应 2、光电发射第二定律 发射出光电子的最大动能随入射光频率的增南而线性第 系符合爱因斯坦方程: 章 h e max +中 光 式中h为普朗克恒量(6.626055±0.0000040×10 电 信 J.s);v为入射光频率;m。为光电子的质量;vm为出息 射光电子的最大速率;φo为光电阴极的逸出功 技 3、光电发射第三定律 术 当光照射某一给定金属或某种物质时,无论光的强度物 如何,如果入射光的频率小于这一金属的红限v。,就不会理 产生光电子发射。显然,在红限处光电子的初速应该为零基 因此,金属的红限为 上团回下回写

第一章 上一页 回首页 下一页 回末页 结束 §1.1.2 光电发射效应 第 一 章 光 电 信 息 技 术 物 理 基 础 2 回目录 2、光电发射第二定律 发射出光电子的最大动能随入射光频率的增高而线性 地增大，而与入射光的光强无关。即光电子发射的能量关 系符合爱因斯坦方程： 式中 h 为普朗克恒量（ 6.626055 ± 0.0000040 × 10-34 J.s ）；v 为入射光频率；me 为光电子的质量；vmax 为出 射光电子的最大速率；φO 为光电阴极的逸出功。 3、光电发射第三定律 当光照射某一给定金属或某种物质时，无论光的强度 如何，如果入射光的频率小于这一金属的红限v o ，就不会 产生光电子发射。显然，在红限处光电子的初速应该为零 ，因此，金属的红限为 v o = φo / h

§1.1.2光电发射效应 4、光电发射的瞬时性 光电发射的瞬时性是光电发射的一个重要特性。实验 证明,光电发射的延迟时间不超过3×10-13s的数量 级。因此,实际上可以认为光电发射是无惯性的,这就决章 定了外光电效应器件具有很高的频响 根据光量子理论,每个电子的逸出都是由于吸收了 光 个光子能量的结果,而且一个光子的全部能量都由辐射转电 变成光电子的能量。因此,光线愈强,也就是作用于阴极信 表面的量子数愈多,这样就会有较多的电子从阴极表面逸技 出。同时,入射光线的频率愈高,也就是说每个光子的能 术 量愈大,阴极材料中处于最高能量的电子在取得这个能量物 并克服势垒作用逸出界面之后,其具有的动能也较大。而理 光电发射第三定律可看成是光电发射第二定律的推论。光基 电发射瞬时性的原因是由于它不牵涉到电子在原子内迁移础 到亚稳态能级的物理过程。 上团回下回写

第一章 上一页 回首页 下一页 回末页 结束 §1.1.2 光电发射效应 第 一 章 光 电 信 息 技 术 物 理 基 础 3 回目录 4、光电发射的瞬时性 光电发射的瞬时性是光电发射的一个重要特性。实验 证明，光电发射的延迟时间不超过 3 × 10-13 s 的数量 级。因此，实际上可以认为光电发射是无惯性的，这就决 定 了 外 光 电 效 应 器 件 具 有 很 高 的 频 响 。 根据光量子理论，每个电子的逸出都是由于吸收了一 个光子能量的结果，而且一个光子的全部能量都由辐射转 变成光电子的能量。因此，光线愈强，也就是作用于阴极 表面的量子数愈多，这样就会有较多的电子从阴极表面逸 出。同时，入射光线的频率愈高，也就是说每个光子的能 量愈大，阴极材料中处于最高能量的电子在取得这个能量 并克服势垒作用逸出界面之后，其具有的动能也较大。而 光电发射第三定律可看成是光电发射第二定律的推论。光 电发射瞬时性的原因是由于它不牵涉到电子在原子内迁移 到亚稳态能级的物理过程

§1.1.2光电发射效应 以上的结论严格说来是在绝对零度时才是正确的。 因为随着温度的增加。阴极材料内电子的能量亦将提高,第 而有可能在原来的红限以下即已逸出表面。但是,实际上 由于温度提高时这种具有很大能量的电子数目为数很少,章 因此,爱因斯坦方程和红限的结论对大多数金属来说仍是光 正确的。 电 最早的时候,认为光电发射效应只发生在阴极材料的息 表面,即阴极表面的单原子层或者离表面数十纳米的距离技 内。但在后来发现了灵敏度很高的阴极材料后,认为光电术 物 发射不仅发生在物体的表面层,而且还深入到阴极材料的理 深层,通常称为光电发射的体积效应。而前者则称为光电基 发射的表面效应 上团回下回写

第一章 上一页 回首页 下一页 回末页 结束 §1.1.2 光电发射效应 第 一 章 光 电 信 息 技 术 物 理 基 础 4 回目录 以上的结论严格说来是在绝对零度时才是正确的。 因为随着温度的增加。阴极材料内电子的能量亦将提高， 而有可能在原来的红限以下即已逸出表面。但是，实际上 由于温度提高时这种具有很大能量的电子数目为数很少， 因此，爱因斯坦方程和红限的结论对大多数金属来说仍是 正确的。 最早的时候，认为光电发射效应只发生在阴极材料的 表面，即阴极表面的单原子层或者离表面数十纳米的距离 内。但在后来发现了灵敏度很高的阴极材料后，认为光电 发射不仅发生在物体的表面层，而且还深入到阴极材料的 深层，通常称为光电发射的体积效应。而前者则称为光电 发射的表面效应