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为什么光电效应中增大电压不能增大饱和光电流

查字典物理网 2016-03-15

写在前面：近日老师反映一学生对光电效应中饱和光电流有疑惑：若现达到饱和光电流，继续增大正向电压，光电子速度更快，那形成的电流不是更大了么？若真是如此，那也就不存在饱和光电流了。何故？

1、产生此疑惑的原因

在电流一节中我们推导过电流的微观表达式I=nqv（n为单位长度内电荷数，v为电荷定向移动速率）。受此影响，单纯看到速度增大，电流增大。其实决定电流大小的因素不仅有v，还有n。

2、增大电压为什么不改变饱和光电流

从电流定义角度来讲，电流也就是单位时间内流过的电荷量，在光电效应中，在光强一定时，单位时间产生的光电子数目是一定的，当这些电子全部用来形成电流时也就达到了饱和光电流，再增大正向电压也不能改变单位时间内用来形成电流的光电子数目。因而饱和光电流保持不变。

由于电压增大，导致大量光子连续运动中的加速度增大，末速度也增大，由匀变速直线运动公式△x=aT2，前后光电子间的间距也会增大，因此单位长度内的电荷数变少，根据电流微观表达可知影响电流的两个因素一个增大，另一个减少，不能根据一个因素说明问题。

增大电压不改变饱和光电流现象，这就好比打开自来水龙头，让水细流下。我们可以发现：靠近水龙头处水柱较粗，离水龙远处水柱较细，再往下水柱会断线变为水滴，且水滴间距离越往下赿大。显然下方水流速大，单位长内水量少。我们若要接一定量的水，在何处接收水最快呢？其实各处一样快，因为对稳定液体来讲各处流量一样大。


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