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【物理、光電効果について】

光電効果で光の振動数を上げた時の光電流を示したグラフなどですが、YouTubeで調べたところ、3つそれぞれ違ったものがあり戸惑ってます。
〇光電流の最大値が小さくなる
〇光電流の最大値は変わらない
〇光電流の最大値が大きくなる
どれが本物なのでしょうか?

「【物理、光電効果について】 光電効果で光」の質問画像

質問者からの補足コメント

  • 変わらない

    「【物理、光電効果について】 光電効果で光」の補足画像1
      補足日時:2020/12/23 19:18
  • 大きくなる

    「【物理、光電効果について】 光電効果で光」の補足画像2
      補足日時:2020/12/23 19:18
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A 回答 (2件)

光の振動数を変えるときに、「何を一定に保つか」ということを考えないと、特性がいろいろ変わります。



一般には、「光の強さを一定に」としますが、これには
(a) 光を「波動」と考えたときの「振幅」が一定
(b) 光を「光量子の集まり」と考えたときの「光量子数」が一定
(c) 光のもつ「エネルギー」を一定
などの捉え方があります。

(a) と (b) は同じことを意味します。ただし、同じ振幅、光量子数であっても、振動数が変われば1個の光量子のエネルギーが変わるので、光の持つエネルギーが変わります。

(c) の場合には、振動数によって振幅、光量子数が変わることになります。

一番上の図は、「強さが一定」というのは (c) のことを言っているみたいです。エネルギー一定であれば、振動数を大きくすれば、光量子1個あたりのエネルギーが増えるので、光量子の数が減り、飛び出す電子の数が減ることになります。

2番目の図は、明らかに (a)(b) ですね。「光子の数が同じ」と書いてありますから。

3番目の図は、おそらく「光の振動数を上げると同時に強度も大きくしている」ということなのでしょうね。
でも「波波」の本数が同じなので「光子の数が同じ」つもりなのかもしれません。その場合には「陽極電位を大きくすると、光電子が二次的な電子を誘発する(一種の電子のなだれ現象)」ような試験条件である可能性もあります。詳しい条件がないと何とも言えません。
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光の強さ一定=光の単位面積あたりの仕事率が一定


という意味なら
光電流は単位時間毎の光子数に比例するので
光電子-個の工ネルギーが増えれば光子数は減るから
飽和電流は減ります。

2番目のは、図の説明から 光の強さ=単位時間毎の光子数
らしいので、同じ飽和電流になるのは当たり前でしょう。

3番目は・・・ 解説も説明も無いので不明。
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