斯托列托夫定律

斯托列托夫定律(英語:Stoletov's law):金屬表面受電磁輻射所感生的光電流和輻射光的強度成正比例。這定律被稱為光電效應的第一定律。它是亞歷山大·斯托列托夫於1888年發現的。

簡介

斯托列托夫定律(英語:Stoletov's law):金屬表面受電磁輻射所感生的光電流和輻射光的強度成正比例。這定律被稱為光電效應的第一定律。它是亞歷山大·斯托列托夫於1888年發現的。

電磁輻射

電磁輻射,又稱 電磁波(英文:Electromagnetic radiation, EM radiation or EMR),是指同相振盪,且互相垂直的電場與磁場,在空間中以波的形式傳遞能量和動量,其傳播方向垂直於電場與磁場的振盪方向。

電磁輻射的載體為光子,不需要依靠介質傳播,在真空中的傳播速度為光速。電磁輻射可按照頻率分類,從低頻率到高頻率,主要包括無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和伽馬射線。人眼可接收到的電磁輻射,波長大約在380至780nm之間,稱為可見光。只要是本身溫度大於絕對零度的物體,除了暗物質以外,都可以發射電磁輻射,而世界上並不存在溫度等於或低於絕對零度的物體,因此,人們周邊所有的物體時刻都在進行電磁輻射。儘管如此,只有處於可見光頻域以內的電磁波,才可以被人們肉眼看到,對於不同的生物,各種電磁波頻段的感知能力也有所不同。

光電效應

光電效應Photoelectric Effect)是指光束照射物體時會使其發射出電子的物理效應。發射出來的電子稱為“光電子”。

1887年,德國物理學者海因里希·赫茲發現,紫外線照射到金屬電極上,可以幫助產生電火花。1905年,阿爾伯特·愛因斯坦發表論文《關於光產生和轉變的一個啟發性觀點》,給出了光電效應實驗數據的理論解釋。愛因斯坦主張,光的能量並非均勻分布,而是負載於離散的光量子(光子),而這光子的能量和其所組成的光的頻率有關。這個突破性的理論不但能夠解釋光電效應,也推動了量子力學的誕生。由於“他對理論物理學的成就,特別是光電效應定律的發現”,愛因斯坦獲頒1921年諾貝爾物理學獎。

在研究光電效應的過程中,物理學者對光子的量子性質有了更加深入的了解,這對波粒二象性概念的提出有重大影響。除了光電效應以外,在其它現象里,光子束也會影響電子的運動,包括光電導效應、光伏效應、光電化學效應(photoelectrochemical effect)。

根據波粒二象性,光電效應也可以用波動概念來分析,完全不需用到光子概念。威利斯·蘭姆與馬蘭·斯考立(Marlan Scully)於1969年使用半經典方法證明光電效應,這方法將電子的行為量子化,又將光視為純粹經典電磁波,完全不考慮光是由光子組成的概念。

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