关联词填空：为什么一个电子只能吸收一个光子的能量

2020年11月25日发(作者：吕文成)
为什么一个电子只能吸收一个光子的能量？为什么光子能量大
于或等于使电子逃逸出来所做的功 ，电子才能跑出来成为光电子呢？
电子能不能同时吸收几个光子的能量？当积累到一定程度就跑出来呢？学生思考。引导学生这样类比，人跳一个固定高度的台阶，这高
度相当于金属的极限频率，当每 次给我们的能量足够，每次给的能量
大于等于人跳这一台阶的增加的重力势能，一次跳的高度超过这个固
定高度，就能一下子跳上去。但如果我们每次给的能量小于人跳上台
阶所需要增加的重力势能， 跳的高度始终小于这个固定高度，则每次
给我们的能量又以动能的形式释放出来，再进行第二次跳跃时， 第一
次给的能量已经释放，相当于只给了第二次的能量，这个能量还是小
于跳跃台阶所需增加的 重力势能，则无论我们跳多少次，跳得多快，
每次跳跃时都只具有一次所给的能量，都小于所需增加的重 力势能，
都不有跳上去。与此类似，当光子能量大于金属逸出功，则电子吸收
一个光子后一下就 能跑出来成为光电子。不吸收第二个；当光子能量
小于金属逸出功，无论有多少光子打在电子上，电子都 不会跑出来，
最多就是打一下，跳一下又回到原来状态，电子不能吸收这个光子，
光子跑掉了， 不可能打一下跳出来一点，积累到一定能量最后就出来
了。这就像跳台阶一样，不可能第一次没跳上去在 半空又跳第二次直
到跳上为止。一个光子的能大于逸出功时，被一个电子吸收。若满足
条件就逸 出来光电子，不满足，无论光多强（光子数目足够多）就好
比跳的次数很多，无论照射时间有多长，就好 比跳的时间很长，这些
光子都是无效的，没有能被电子吸收，都不能有光电子出来，就像始
终达 不到那个固定的高度一样。相反，即使入射光不够强，只要满足
光子能量大于逸出来出功，就会有电子跑 出一来，就像人能跳上台阶
一样，虽然跳的次数并不多，只要跳的高度足够高，就能跳上台阶。
只有光子的能量大，一次能够就足以让电子逸出，这样的光子才能被
外层电子吸收。


1887年，赫兹在做证实麦克斯韦的电磁理论的火花放电实验时，
偶然发现了光电 效应。赫兹用两套放电电极做实验，一套产生振荡，
发出电磁波；另一套作为接收器。他意外发现，如果 接收电磁波的电
极受到紫外线的照射，火花放电就变得容易产生。赫兹的论文《紫外
线对放电的 影响》发表后，引起物理学界广泛的注意，许多物理学家
进行了进一步的实验研究。
1888年，德国物理学家霍尔瓦克斯（Wilhelm Hallwachs）证实，
这是由于在放电间隙内出现了荷电体的缘故。
1899年 ，J?J?汤姆孙用巧妙的方法测得产生的光电流的荷质比，
获得的值与阴极射线粒子的荷质比相近，这 就说明产生的光电流和阴
极射线一样是电子流。这样，物理学家就认识到，这一现象的实质是
由 于光（特别是紫外光）照射到金属表面使金属内部的自由电子获得
更大的动能，因而从金属表面逃逸出来 的一种现象。

光电效应

1899—1902年，勒纳德（P? Lenard，1862—1947）对光电效应
进行了系统的研究，并首先将这一现象称为“光电效应 ”。为了研究
光电子从金属表面逸出时所具有的能量，勒纳德在电极间加一可调节
反向电压，直 到使光电流截止，从反向电压的截止值，可以推算电子
逸出金属表面时的最大速度。他选用不同的金属材 料，用不同的光源
照射，对反向电压的截止值进行了研究，并总结出了光电效应的一些
实验规律 。根据动能定理：qU=mv^22，可计算出发射出电子的能量。
可得出：hf=(12)mv^2+ I+W
深入的实验发现的规律与经典理论存在诸多矛盾，但许多物理学
家还是想在经典 电磁理论的框架内解释光电效应的实验规律。勒纳德
在1902年提出触发假说，假设在电子的发射过程 中，光只起触发作
用，电子原本就是以某一速度在原子内部运动，光照射到原子上，只
要光的频 率与电子本身的振动频率一致，就发生共振，电子就以其自
身的速度从原子内部逸出。勒纳德认为，原子 里电子的振动频率是特
定的，只有频率合适的光才能起触发作用。勒纳德的假说在当时很有
影响 ，被一些物理学家接受。但是，不久，勒纳德的触发假说被他自
己的实验否定。当时，还有一些物理学家 试图把光电效应解释为一种
共振现象。
编辑本段实验规律