Question

在光电效应中，当入射光强度不变时，增加光的频率，为什么光电子数目减少，光电流减小

Answer 1

补充一下，上个哥们的有个评论，第一句话有问题。光强，即光的能流密度，S=nhvc=Nhv，其中N=nc，n为单位体积内的光子数（数密度），N为单位时间内通过垂直于光传播方向上的单位面积光子数。那么，显而易见，光强取决于频率ν和光子的数密度n。
我们已经知道，频率一定情况下，饱和光电流和光强成正比。
光强不变，频率升高，那么光子的数密度n减少。频率升高，单个光子能量加大，ε=hν。可是呢，光子数密度n减小，那么激励出来的电子，比原来少了，电流就比原来的少了，所以结论应该是饱和电流减小。
注意区分:单个光子ε=hν，那么激励出的单个发射光电子Ek=（1/2）mv²=hν－A=|Ua|变大。所以，遏止电压增大。同时，在反向电压下，增大照射光频率的光电流大。（I=nqsv，注意考虑狭义相对论，假设加速电压不太大，使用经典力学。）
再说一下，饱和光电流产生原因，简单点就是电场将所有逸出的光电子全部送到阳极，再增大加速电压，光电流也不会变化。
然而，饱和光电流是单位时间内从金属表面逸出的光电子数目与电子电荷乘积（课本概念），光电子产生的原因又是光线照射到金属表面时，金属内的电子吸收电磁波能量逸出来的。由于，n或者说N（S=nhvc=Nhv）减少，光子与金属中的电子碰撞次数减少，所以单位时间内逸出的光电子数减少，所以电场使得逸出的光电子到达阳极的数目减少，饱和光电流减少。
（再补充一下，I=nqsv这里的I就是阴极产生的总电量，单位时间内，如果逸出的光电子全部到达阳极，那么光电流就到达饱和了。单位时间内，阴极总的逸出的少，到达的少，当然光电流会减小了）