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§ 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 Φ K
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 。
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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； φ O 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 = φ o / h
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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 。
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§ 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 。
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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 Φ K
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 。
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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； φ O 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 = φ o / h
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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 。
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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 。
