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§第一 一个奇怪的效应（第1页）

§第一节一个奇怪的效应

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在自然界里，事物的性质是复杂的，常常呈现出相互矛盾的现象。

可是，矛盾的本质一旦被揭露，在科学上就是一次重大的突破，它就意味着新学说的创立。

伟大的科学家爱因斯坦的光子说，正是这样建树了奇功……

1887年，著名的科学家赫兹发现了一个奇怪的现象：一对带高电压的金属极板，用紫外线照射其中的一块，则在两块金属极板之间就会发生火花放电。

第二年，俄国物理学家斯托列托夫也做了一个类似的实验，他发现：用紫外线照射一块带负电的单独金属板，就会使极板失去负电荷。

在光照射下金属表面失去负电荷的现象，或者说，当光照射在金属表面时金属中有电子逸出的现象，在物理学上称之为光电效应。

我们可做一个简单的小实验，来观察光电效应现象。

取一块清洁、绝缘的锌板，并用导线将它与验电器的金属杆相接。

如果让锌板带上负电荷，用紫外线照射锌板，则验电器指针的偏角就会立即减小。

如果让锌板带上正电，用紫外线照射锌板，则验电器指针的偏角就会增大。

这个实验证明：在紫外线的照射下，锌板确实是失去了负电荷。

紫外线照射下的锌板是怎样失去电子的？

我们再来看一个实验。

金属板、灵敏电流计、电池组和金属网依次用导线串联起来。

让光线穿过金属网、照射到接于电池负极因而带有负电的金属板上，此时，就可以看出电流计指针指示有电流通过。

如果将电池组反过来，将金属板接到电池组的正极上，将金属网接到电池组的负极上，然后再让光线穿过金属网而照射到金属板上，此时，电流计就没有电流通过的指示了。

由此可见，电流是金属板上释放出来的电子在电场作用下跑到高电势的金属网上去而形成的。

采用别的金属板作极板，在光线照射下也会发生光电效应。

不过，对不同的金属极板，必须使用不同的光线照射。

如对锌、铁、铜等金属，要使用紫外线照射；如对锂、钠、钾等金属，则使用频率较小的可见光照射即可。

为了研究光电效应的规律，将上述实验装置的极板和极板封闭在高真空容器内，起初，电流表没有电流指示，当紫外线通过石英小窗口照射到极板上时，电流表就会有电流指示，因为接于电池组负极的极板受到紫外线的照射而释放出电子，这些电子在电场的加速下，从极板向极板运动而形成了电流。

这些电子，是光照射到金属表面上所激发出来的，因而称之为光电子；而它们所形成的电流，就称之为光电流。

实验告诉我们，光电效应的规律是：

1.光电流的产生过程是极快的，一般不超过10——9秒，光照停止，光电流随即消失。

2.在极板接正、接负的情况下，逐渐增加正向电压，则光电流也将随之增大；当电压增大到一定值时，光电流就不再增大，即达到饱和值，此后再增大正向电压，也是不起作用的。

这是因为，紫外线所激发出来的光电子已经全部被极板吸收去了。

3.增大照射光的强度，则光电流从原饱和值开始继续增长，直至光电流达到更大的饱和值为止；若照射光的强度增大1倍，光电流的饱和值也增加1倍，这就表明，在单位时间里从极板激发出来的光电子数，由此而产生的光电子流强度，是与照射光的强度成正比的。

4.将两极板之间的正向电压逐渐降低到零，此时电流表仍有指示，这表明电路里仍有一定大小的电流通过。

由此可以断定：起初，光电子从极板激发出来时，就已经具有一定的能量和初速度，即使没有电场作用，也能够靠自己的能量跑到极板上去，因而形成光电流。

5.在极板接正、接负的情况下，由分压器使反向电压增大。