光電効果について

光電効果は金属にその金属固有の閾値以上のエネルギーを持つ光子が照射されたときに、そのエネルギーを吸収した電子が飛び出してくる現象でしょう。それで以前から疑問だったのですが、例えば閾値の半分のエネルギーであっても、その半分のエネルギーを持った光子がまず一個電子に衝突して半分のエネルギーを渡し、間髪を入れず、二個目が衝突して、残りの半分のエネルギーを渡せば電子は飛び出してくるのではないかと思うのですが、そんな現象は確認されたことがないようです。これは、電子がいったん受け取ったエネルギーをごく短時間、例えば、ナノ秒、いや、フェムト秒、それよりも短い時間で放出してしまうために、一発で勝負を決めないと飛び出してくることができないためと考えてよいのでしょうか？

No.6 回答者： abikon990-08321-3-29 回答日時： 2023/02/18 17:19

光は、電場と磁場ではなく、環電流と電磁場が互いに相手を生み出しながら進む波である。

光子という「粒子」の衝突により電子が叩き出されるという光電効果のイメージは間違っている。光電効果は、光の構成要素の電磁場が電子を吸い込んで弾き飛ばす現象である。

『素粒子と宇宙の疑問 知りたい肝心のところをとことん具体的に解説 ーこの世界は何からできているのか 宇宙はどのように始まり終わるのかー』 https://www.amazon.co.jp/dp/B08DNG1HS1

No.5 回答者： himagene 回答日時： 2023/02/18 11:21

閾値以下の光子エネルギーで電離する機構に「多光子吸収」というものがあります。

文字通り、一度に複数の光子と衝突して光子エネルギーと光子数の積のエネルギーを受け取って電離します。一度に多くの光子と衝突するためには光子の密度が高い必要があります。つまり高い強度の光が必要なので通常はレーザーを使います。例えば２光子吸収でギリギリで電離した電子が捕獲されて元の準位に収まるとその時に放射される光は元の光の半分の波長になります。
多光子吸収の断面積は極めて小さいものです。
https://www.jstage.jst.go.jp/article/lsj1973/28/ …
＞一発で勝負を決めないと飛び出してくることができないためと考えてよいのでしょうか？
物質によって励起寿命は様々です。まだ誰も直接的な観測はやってないと思いますが、基本的にはそのように考えていいと思います。

この回答へのお礼

ありがとうございます。

お礼日時：2023/02/18 12:22

No.4 回答者： eatern27 回答日時： 2023/02/18 08:31

詳しくはないけど二光子吸収過程は実際に確認されている現象です

この回答へのお礼

ありがとうございます。

お礼日時：2023/02/18 12:23

No.3 回答者： satoumasaru 回答日時： 2023/02/18 07:09

電子ばかりの物体なんてありません。

電子は基本的に原子核とセットで原子として存在しています。

入射した光のエネルギーは電子が外側の軌道に飛び移るのに使用されます。
いわゆる励起です。やがて電子は内側の軌道におちこみ、このときに電磁波をだします。

No.2 回答者： mpcsp079goo 回答日時： 2023/02/18 06:35

そう考えてはいけません。

量子論とはそんなもので、古典論から考えてはいけません。あくまでも光子のｈνが仕事関数より高くないといけないのです。事実なんです。今までの考えで理解しようと思ってはいけません。

ファインマンの講義を読んでください。
https://sonofsamlaw.hatenablog.com/entry/2022/12 …