Фотоэффект. Поместим цинковую пластину на электроскоп (прибор для обнаружения и измерения электрических зарядов) и зарядим ее

Поместим цинковую пластину на электроскоп (прибор для обнаружения и измерения электрических зарядов) и зарядим ее. Затем осветим пластину ультрафиолетовым светом. Тогда, если пластина была заряжена отрицательно, электроскоп разряжается. Этого не происходит, если пластина была заряжена положительно. Очевидно, металл под действием света испускает отрицательно заряженные частицы. По отклонению этих частиц в магнитном поле измерили удельный заряд частиц и установили, что испускаемые частицы — электроны. Явление испускания электронов металлами под действием света было названо фотоэлектрическим эффектом или просто фотоэффектом.

Были экспериментально изучены закономерности фотоэффекта, а именно между световыми характеристиками источника света (частота ν и поток Ф света) и электрическими характеристиками (сила I фототока и напряжение U). Результаты представлены на рис. 75.1. Из рис. 75.1 видно, что для прекращения фототока необходимо создать задерживающее электрическое поле с разностью потенциалов U _з, называемое напряжением. При U = U _з можем написать

Рис. 75.1

(75.1)

где m и q — масса и заряд электрона; v_m — скорость самых быстрых электронов.

При ускоряющем электрическом поле фототок I возрастает с увеличением U и достигает максимального значения I _н, называемого силой фототока насыщения, причем чем больше световой поток Ф, тем больше сила I _н фототока насыщения.

На основании экспериментальных данных можем сформулировать следующие законы фотоэффекта:

1) фототок начинается одновременно с освещением металлической пластины;

2) фототока не будет, пока частота ν света меньше величины ν₀, названной фотоэлектрическим порогом; ν₀ не зависит от источника света, а зависит только от металла пластины, на которую падает свет, т. е. является характеристикой металла;

3) при ν > ν₀ сила фототока насыщения I _н пропорциональна потоку Ф света;

4) задерживающее напряжение U _з не зависит от потока Ф света;

5) задерживающее напряжение U _з увеличивается пропорционально частоте ν света:

(75.2)

где U ₀ также является характеристикой только металла пластины; k — постоянная (рис. 75.2).

Рис. 75.2

Дата добавления: 2014-11-29