Transcript 光電効果と光量子仮説 13220473 泊口万里子 光電効果とは？ 外部

光電効果と光量子仮説
13220473 泊口万里子
光電効果とは？
外部光電効果
• 物質に光を当てると電子が飛び出す現象
• 金属など
• こっちについて説明
内部光電効果
• 半導体や絶縁体に十分に短波長の光を照
射すると、物質内部の伝導電子が増加する
現象、またそれによって起こる、電気伝導率
が増加する現象
• 光子のエネルギーを受け取った電子が励起
して伝導電子になり、正孔が増え、導電性
が増す
光電効果の特徴
• 一定の振動数以上の光を照射すると起こる。
この時の振動数の最低値を、限界振動数
と呼ぶ。これは金属に固有の値。
• 飛び出す電子の運動エネルギーは、光の振動数（色）に関係する。
• 飛び出す電子の数は、光の強度（明るさ）に関係する。
• 光の波動性では説明できない
光のエネルギー ∝ 光の強さ（振幅の二乗）、時間
光電効果-年表
• 1839 ベクレル、ベクレル効果発見
（２つの電極を電解液に浸し、片方に光を照射すると光電流が生じる現象）
• 1887 ヘルツ、陰極に紫外線を照射すると電極間の放電現象により電圧が下がる現象を発見
• 1888 ヴィルヘルム・ハルヴァックス、金属に短波長の光を照射すると電子が飛び出す現象を
発見
• 1900 ウィリアム・トムソン（ケルビン卿）の講演「19世紀の暗雲」
• 1905 アインシュタイン、光量子仮説
• 1921 アインシュタイン、ノーベル物理学賞受賞
光量子仮説
• 振動数 の電磁波は、
のエネルギーを持つ粒子（光子）の流れである。
光子が電子と衝突するとき、光子はそのエネルギーの全部を電子に与えて吸収される。
• 光は、波としての性質（波動性）と、粒子としての性質（粒子性）を両方持っている。
仕事関数W
• 金属内部の電子１個を外部に取り出すには、エネルギー
• したがって、飛び出した電子１個の持つエネルギーは、
と表される。
• 仕事関数は、限界振動数
とかける。
とプランク定数
を用いて、
が必要。
光量子仮説の正当性を示すものたち
• 黒体輻射
• コンプトン散乱 ↔ ラウエ斑点、ブラッグ反射 （X線）
• ミリカンの実験 ―― プランク定数の測定
参考文献
• WIKIPEDIA 光子、光電効果
• 現代物理学概論のノート