遏制电压与入射光频率的关系曲线

光电效应的这些实验规律，用光的电磁波理论不能作出圆满的解释。

1905年爱因斯坦提出了一个著名的理论——光量子理论，成功地解释了光电效应现象。他认为一束频率为υ的光是一束以光速c运动的、具有能量的粒子流。这些粒子称为光量子，简称光子。h为普朗克常数。

按照光子论和能量守恒定律，爱因斯坦提出了一个著名的方程：

光子论和能量守恒定律方程(3-19-1)

金属中自由电子，从入射光中吸收一个光子的能量，克服电子从金属表面逸出时所需的逸出功A后，逸出表面，具有初动能光电子的初动能。

式(3-19-1)即为爱因斯坦光电效应方程，由此方程可圆满的解释光电效应的实验规律。

同样，由式(3-19-1)可知，要能够产生光电效应，需光电子的初动能≥0，即hυ-A≥0，υ≥光电效应，而光电效应就是截止频率υ0，光电效应。

实验时，测出不同频率υ的光入射时的遏止电位差Ua后，作Ua～υ曲线，Ua与υ成线性关系：

Ua与υ成线性关系即：Ua与υ成线性关系(3-19-2)

从直线斜率可求出普朗克常数h，由直线的截距可求得截止频率υ0。式(3-19-2)中的e为电子的电量。

真空光电管结构图

2.光电管

光电管是利用光电效应制成的能将光信号转化为电信号的光电器件。在一个真空的玻璃泡内装有两个电极，一个是阳极A，另一个是光电阴极K，如图3-19-4­所示。光电阴极是附在玻璃泡内壁的一个薄层(有的附在璃泡内的半圆形金属片的内侧)，此薄层由具有表面光电效应的材料制成(常用锑铯金属化和物)。在阴极的前面，装有金属丝制成的单根(或圈成一个小环)的阳极。阴极受到光线照射的时候便发射电子，电子在外场的作用下向阳极运动形成光电流。

除真空式光电管以外，还有一种充气式的光电管。它的构造和真空式的完全相同，所不同的仅仅在真空的玻璃泡内充入了少量的惰性气体，如氩气等。当光电阴极被光线照射时便发射电子，发射的电子在趋向阳极的途中撞击惰性气体的分子，使气体游离成为正离子、负离子以及电子。撞击出的负离子、电子以及阴极发射的电子共同被阳极吸收，因此阳极的总电流便增大了，故充气式光电管比真空式光电管有较高的灵敏度。

(1)光电管的伏安特性

当以一定频率和强度的光照射光电管时，光电流随两极间电压变化的特性称之为光电管的伏安特性，其曲线如图3-19-2所示。图中AB段表示光电流随阳极电压的增加而增大，BC段表示当阳极电压的增大到某一值后，光电流不再增加，此时的光电流叫做饱和光电流IH，饱和光电流相当于所有被激发出来的电子全部到达阳极。实验表明，饱和光电流和入射光的光通量成正比，因此用不同强度的光照射阴极K时，可得到不同的伏安特性曲线。