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[科普中国]-斯托列托夫定律

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斯托列托夫定律(英语:Stoletov's law):金属表面受电磁辐射所感生的光电流和辐射光的强度成正比例。这定律被称为光电效应的第一定律。它是亚历山大·斯托列托夫于1888年发现的。

简介斯托列托夫定律(英语:Stoletov's law):金属表面受电磁辐射所感生的光电流和辐射光的强度成正比例。这定律被称为光电效应的第一定律。它是亚历山大·斯托列托夫于1888年发现的。1

电磁辐射电磁辐射,又称电磁波(英文:Electromagnetic radiation, EM radiation or EMR),是指同相振荡,且互相垂直的电场与磁场,在空间中以波的形式传递能量和动量,其传播方向垂直于电场与磁场的振荡方向。

电磁辐射的载体为光子,不需要依靠介质传播,在真空中的传播速度为光速。电磁辐射可按照频率分类,从低频率到高频率,主要包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线。人眼可接收到的电磁辐射,波长大约在380至780nm之间,称为可见光。只要是本身温度大于绝对零度的物体,除了暗物质以外,都可以发射电磁辐射,而世界上并不存在温度等于或低于绝对零度的物体,因此,人们周边所有的物体时刻都在进行电磁辐射。尽管如此,只有处于可见光频域以内的电磁波,才可以被人们肉眼看到,对于不同的生物,各种电磁波频段的感知能力也有所不同。1

光电效应光电效应Photoelectric Effect)是指光束照射物体时会使其发射出电子的物理效应。发射出来的电子称为“光电子”。

1887年,德国物理学者海因里希·赫兹发现,紫外线照射到金属电极上,可以帮助产生电火花。1905年,阿尔伯特·爱因斯坦发表论文《关于光产生和转变的一个启发性观点》,给出了光电效应实验数据的理论解释。爱因斯坦主张,光的能量并非均匀分布,而是负载于离散的光量子(光子),而这光子的能量和其所组成的光的频率有关。这个突破性的理论不但能够解释光电效应,也推动了量子力学的诞生。由于“他对理论物理学的成就,特别是光电效应定律的发现”,爱因斯坦获颁1921年诺贝尔物理学奖。

在研究光电效应的过程中,物理学者对光子的量子性质有了更加深入的了解,这对波粒二象性概念的提出有重大影响。除了光电效应以外,在其它现象里,光子束也会影响电子的运动,包括光电导效应、光伏效应、光电化学效应(photoelectrochemical effect)。

根据波粒二象性,光电效应也可以用波动概念来分析,完全不需用到光子概念。威利斯·兰姆与马兰·斯考立(Marlan Scully)于1969年使用半经典方法证明光电效应,这方法将电子的行为量子化,又将光视为纯粹经典电磁波,完全不考虑光是由光子组成的概念。1

本词条内容贡献者为:

黄伦先 - 副教授 - 西南大学