Головна

Питання 26: Фотоефект.

  1. Зовнішній і внутрішній фотоефект. Рівняння Ейнштейна. Червона межа фотоефекту.

фотоефект- Явище, яке підтверджує гіпотезу фотонів. Розрізняють фотоефект зовнішній, внутрішній і вентильний. Зовнішнім фотоефектом (фотоефектом) називають випускання електронів речовиною (металом, полупроводником, діелектриком) під дією електромагнітного випромінювання. Внутрішній фотоефект - це викликані електромагнітним випромінюванням переходи електронів усередині напівпровідника або діелектрика з пов'язаних станів у вільні без вильоту назовні. Різновидом внутрішнього фотоефекту є вентильний фотоефект - виникнення е.р.с. (Фото-е.р.с.) При освітленні контакту двох різних напівпровідників або напівпровідника і металу (при відсутності зовнішнього електричного поля). Вентильний фотоефект відкриває шляхи для прямого перетворення сонячної енергії в електричну. Фотоефект виявлений Герцем. Перші фундаментальні дослідження фотоефекту виконані російським ученим А. Г. Столєтова.  Два електрода (у вакуумній трубці підключені до батареї так, що за допомогою потенціометра R можна змінювати не тільки значення, а й знак подається на них напруги. Струм, що виникає при освітленні катода монохроматичним світлом, вимірюється включеним в ланцюг миллиамперметром. Опромінюючи катод світлом різних довжин хвиль, Столетов встановив наступні закономірності, які не втратили свого значення до нашого часу: 1) найбільш ефективну дію надає ультрафіолетове випромінювання; 2) під дією світла речовина втрачає тільки негативні заряди; 3) сила струму, що виникає під дією світла, прямо пропорційна його інтенсивності. Щоб фототок став рівним нулю, необхідно докласти затримує напруга Uo. при U = Uo жоден з електронів, навіть володіє при вильоті з катода максимальною швидкістю Vmax, Не може подолати затримує поля і досягти анода. отже,  . (66)

Вимірявши затримує напруга, можна визначити максимальні значення швидкості і кінетичної енергії фотоелектронів. Зовнішній фотоефект підпорядковується наступним трьом законам, отриманим з узагальнення дослідних даних:

I. Закон Столєтова: при фіксованій частоті падаючого світла число фотоелектронів, що вириваються з катода за одиницю часу, пропорційно інтенсивності світла.

II. Максимальна початкова швидкість (максимальна початкова кінетична енергія) фотоелектронів не залежить від інтенсивності падаючого світла, а визначається тільки його частотою ?.

III. Для кожної речовини існує «червона межа» фотоефекту, т. Е. Мінімальна частота v0 світла (залежить від хімічної природи речовини і стану його поверхні), нижче якої фотоефект неможливий.

Пояснення фотоефекту дано на основі квантової теорії. фотоефект описується рівнянням Ейнштейна, виражає закон збереження енергії при фотоефекті:  , (67)

т. е. енергія падаючого фотона витрачається на вчинення електроном роботи виходу А з металу і на повідомлення вилетів фотоелектронна максимальної кінетичної енергії. Підставляючи в рівняння Ейнштейна (67) вираз (66), приходимо до пояснення другого закону фотоефекту

.

«Червоний кордон» залежить лише від роботи виходу електрона, т. Е. Від хімічної природи речовини і стану його поверхні. Пояснення безінерційного фотоефекту на основі квантових уявлень тривіально: випускання фотоелектронів відбувається відразу, як тільки на фотокатод падає випромінювання з ?> ?0.

Питання 27: Ефект Комптона. | Питання 25: Рентгенівське випромінювання.


Питання 37: Принцип Паулі. | Питання 36: Квантова модель атома водню. | Питання 35: Боровська модель водню | Питання 34: Квантовий осцилятор | Питання 33: Квантування енергії. | Питання 32: Рух частинок в потенційній ямі (через потенційний бар'єр). | Питання 30: Хвильова функція. | Питання 31: Рівняння Шредінгера. | Питання 29: Принцип невизначеності Гейзенберга. | Питання 28: Хвилі Де Бройля. |

© 2016-2022  um.co.ua - учбові матеріали та реферати