光电效应

菲利帕:这周我一直在研究我的“do-dah”是如何工作的。也许你叫它闪烁，但为了简单起见，我应该叫它遥控器。剑桥大学制造研究所的朱利安·奥尔伍德博士说。

当你按下遥控器上的一个按钮时，会有一盏灯闪烁，向你所指的方向发送一个代码。你试图控制的对象中的接收器正在等待并寻找一个特定频率的光，这是你的遥控器发出的频率。一旦它看到这个频率，它就会看到一系列的“开”和“关”，并计算出这个信号意味着什么。

菲利帕——我从来没见过我的遥控器发出光来。

朱利安-好评论。这种光通常是红外频率的，在你眼睛的范围之外。

菲利帕:怎么会有你看不见的光呢?我们来问问卡迪夫大学物理和天文系的露西·格林博士。

露西:通常当我们谈论光时，我们用它来描述我们的眼睛可以看到的光，包括彩虹中所有的颜色。在现实中，有更广泛的光谱是我们肉眼无法看到的。它从伽马射线、x射线和紫外线等高能光源延伸到可见光。在那之后，你移动到一个低能量波的区域，比如红外线和无线电波。

菲利帕-所以红外线只是电磁波谱的一部分。

你可以向自己证明它很轻，因为当你使用电视遥控器时，你必须把它指向电视的大致方向。如果你想检查它是否亮，你可以在电视前面放一面镜子，然后把遥控器从电视上拉开。然后你可以用镜子把信号反射回你的电视。

菲利帕:我们从遥控器里得到了一个密码，这个密码是由不可见光脉冲发出的。如果我们看不见，电视怎么能看到呢?

露西:电视通过对光敏感的东西接收信号，换句话说，它利用了光电效应。光线落在敏感的探测器上，电子从一块材料中被撞出，从而产生电流。

菲利帕-这和计算器的太阳能板一样吗?

露西:是的，完全一样。这是一种将光转化为电的方法。

朱利安:这是一件很难理解的事情，因为它取决于半导体的行为。金属片非常擅长导电和导热，而玻璃则完全不导电或导热。所以半导体是一种在某些情况下会导电的材料。它们被用作晶体管的基本材料，也是光传感器的基础，光传感器被称为光电二极管。某些半导体暴露在特定频率的光下会传输小电流。

菲利帕:这是怎么回事?

露西:在古典意义上，人们认为光是一种沿着空间传播的波。他们认为，照射在平板上的光越多，电子的动能就应该越高。这不是我们看到的。为了改变被撞击的电子的能量，你需要改变光的颜色(或频率)。光越蓝，光的能量就越多。为了能够理解光电效应，你不能把光想象成波。你必须把它想象成叫做光子的微小能量包。蓝光的光子能量比红光高，所以蓝光会以比红光更大的动能撞掉电子。爱因斯坦想出了如何利用这一效应，它帮助我们能够将这一效应应用到日常生活中。

菲利帕:电视已经亮了。下一个什么?

朱利安:电视的作用是放大这个小电流，产生足够的信号，这样它就能分辨出是1还是0。由此，它可以构建一系列指令，并对其做出反应。

菲利帕——那些一体式遥控器是怎么用的?它怎么知道什么时候该打开电视、音响或车库门呢?

朱利安-如果是这样的话，这些设备都符合国际标准。例如，视频有一个特殊的代码来识别自己，因此，如果遥控器正在与视频通话，它就会先说这个代码，这样视频就知道要监听，车库门就知道不要理会。

菲利帕——多亏了爱因斯坦对光子的理解，我可以整晚坐在沙发上。

如果没有爱因斯坦，你就得从椅子上站起来，自己换台!