预备知识：

光强可表示为单位时间内单位面积上的光子数乘以每个光子的能量.

即用I表示光学中的光强，ν表示光的频率，S为照射区域面积，N为时间间隔t内照到A上的光子总数，则I=Nhν/St.

(1)在保持入射光频率不变的条件下,光强I增加1倍,意味着单位时间内入射的单位面积的光子数也增加1倍,结果饱和光电流将增加1倍,截止电压不变。

(2)在保持入射光强度(光子数)不变的条件下,入射光频率增加1倍,每个光子的能量增加1倍,电子获得的初动能增大,结果截止电压相应增加hν/e,因为单位时间内入射的光子数不变,则饱和光电流不变.

光的强度越大，亮度也越大，亮度与强度成正比，当知道一个物体表面的反射系数及其表面的照度时，便可推算出它的亮度，从光的本性来讲，把光看成电磁波场，光场中某点的光强指的是通过该点的平均能流密度。

1.光电效应现象

（1）演示：如图17-2-1所示，用紫外线灯照射锌板，与锌板相连的验电器就带正电，这说明锌板在光的照射下发射了电子.

☞太阳能电池发电(光伏发电)的原理主要是半导体的光电效应，即利用光电材料受光射照射后发生光电效应，实现能量转换。

能产生光电效应的材料有许多种，如单晶硅、多晶硅、非晶硅、砷化镓、硒铟铜等半导体材料。硅基太阳能电池的主要材料为硅，硅原子含有14个电子，排列在三个不同的核外电子层中，距离原子核的头两个电子层完全填满，最外层电子处于半满状态，只有4个电子。硅原子始终会想方设法填满最外面的电子层（8个电子）以达到稳定状态，它会与相邻硅原子的四个电子共享自身的电子，形成晶体结构。向纯净硅晶体中掺入特定杂质可以改变其特性。当掺入硼时，硼原子核最外层只有3个电子，掺杂到硅晶体就存在许多空穴，这个空穴因为没有专用的价电子而变得不稳定，容易吸收电子而中和为中性粒子，这种半导体称为P型半导体。当掺入磷原子时，磷原子有5个电子，就会有一个多余的电子而变得非常活跃，这种半导体称为型半导体。当外部不给半导体施加能量作用是，半导体中的电子充满价电子带，在导带中不存在自由电子，半导体不显示导电性。如果半导体获得外部能量作用，如光照时期温度上升，价电子带的电子接到热能而激发跳跃到导带，自由电子的产生及价电子失去电子后产生空穴成为带正电荷的自由粒子均有利于导电，半导体表现出导电性。半导体温度越高，导电性能就越好。当P型和N型半导体结合在一起时，P型一侧带负电，N型一侧带正电，PN结两侧出现浓度差，产生电子漂移电流。光照不止，入射光子能量足够，电子流不断，电源也就不断产生了。

（2）定义：在光的照射下金属发射出电子的现象叫作光电效应.发射出来的电子称为光电子.

2.光电效应实验

（1）实验装置

①光电管：阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，K在受到光照时能够发射光电子，这个密封装置叫作光电管.如图所示，光电管的形状可以是长方体也可以是球体，光电管接在电路中相当于一个光控开关.