Закони фотоефекту

4 Теорія фотоефекту.

.

1 ЗАРОДЖЕННЯ КВАНТОВОЇ ФІЗИКИ. Спроби пояснити спостережувані на дослідах закономірності розподілу енергії електромагнітного випромінювання нагрітих тіл виявилися марними. Електромагнітна хвильова теорія добре описувала довгохвильове випромінювання і була зовсім безсилою при поясненні короткохвильового. (Чим коротші хвилі, тим більша була відмінність з експериментом.) Потрібне було правило, яке б інфрачервоні хвилі залишало незмінними, а ультрафіолетові — «притискало». Тому у 1990р. М.Планк для пояснення закону випромінювання абсолютно чорного тіла, висунув ідею квантування енергії випромінювання, згідно якої атоми випромінюють енергію не неперервно, а порціями, квантами.

РИС. Спектральний розподіл випромінювання чорного тіла при різних температурах

2 ФОТОЕЛЕКТРИЧНИЙ ЕФЕКТ ТА ЙОГО СПОСТЕРЕЖЕННЯ. Ще в 1887р., вивчаючи природу електромагнітних хвиль, Герц виявив, що освітлення приймального вібратора промінням електричної дуги зменшує його пробивну напругу і полегшує приймання хвиль. Але він не дав точного пояснення впливу світла на речовину електродів. Дослідив це явище випускання електронів з речовини

під дією світла О. Столєтов. Переконавшись, що світло дуги розряджає від'ємно заряджену пластинку цинку і не розряджає позитивно заряджену, він склав установку, за допомогою якої встановив закони без змін фотоефекту.

1887 році Г. Герц спостерігав явище, яке згодом стало поштовхом у розвитку квантових уявлень про природу світла. Під час опромінення ультрафіолетовим світлом негативно зарядженої пластинки відбувався сильніший електричний розряд, ніж за відсутності такого опромінення. Як з'ясувалося пізніше, це було проявом явища фотоефекту — виходу електронів з тіла в інше середовище або вакуум під дією електромагнітного випромінювання. Цей вид фотоефекту називають зовнішнім, або фотоелектронною емісією (Мал.1.).

3 ЗАКОНИ ФОТОЕФЕКТУ

1. Кількість електронів, які вириваються світлом з поверхні за 1 с (фотострум насичення) прямо пропорційна світловому потоку.

2. Найбільша швидкість (і початкова енергія) вибитих світлом електронів визначається тільки частотою світла і не залежить від його інтенсивності (світлового потоку).

3. Для кожної речовини існує межа — мінімальна частота світла (червона межа фотоефекту ), яка ще викликає фотоефект. Світло меншої частоти, незалежно від інтенсивності, фотоефекту не створює.

4. Фотоефект практично без інерційний

4 ТЕОРІЯ ФОТОЕФЕКТУ. Розвиваючи ідеї Планка про переривчастість випромінювання світла, А. Ейнштейн сміливо припустив (всупереч Планку), що світло також поширюється і поглинається речовиною як сукупність квантів світла (фотонів). Тому рівняння Ейнштейна, яке є виразом закону збереження енергії у випадку фотоефекту, має вигляд:

квант енергії, що поглинається електроном, A_вих — робота виходу електрона, здійснювана при подоланні утримуючих електричних сил, га і — маса та максимальна швидкість електрона. На основі рівняння стає очевидним, чому світловий потік не впливає на швидкість фотоелектронів, а лише частота світла, та чому при зменшенні частоти світла нижче межі фотострум припиняється. Рівняння Ейнштейна для фотоефекту записують також через довжину хвилі світла:

ТИСК СВІТЛА. ДСЛІДИ ЛЕБЕДЄВА. ХІМІЧНА ДІЯ СВІТЛА ТА ЇЇ ВИКОРИСТАННЯ

Дата добавления: 2014-10-23