Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Внешнего фотоэффекта




Читайте также:
  1. Виды следов ног. Дорожка следов ног и ее элементы. Хар-ристика внешнего строения стопы и подошвенной части обуви. Вопросы, разрешаемые их осмотром на месте происшествия.
  2. ИЗУЧЕНИЕ ВНЕШНЕГО ФОТОЭФФЕКТА
  3. Исследование функции внешнего дыхания
  4. К диффузионной форме недостаточности внешнего дыхания может привести
  5. К элементам внешнего ориентирования снимка относятся
  6. Какие закономерности внешнего фотоэффекта были установлены на основе экспериментальных исследований?
  7. Клинические проявления недостаточности внешнего дыхания
  8. Криминалистическая габитоскопия. Понятие и система элементов и признаков внешнего облика человека
  9. Нарушение внешнего дыхания
  10. Освоение внешнего пространства
  11. Основные законы внешнего фотоэффекта

Виды фотоэлектрического эффекта. Законы

 

Гипотеза Планка, блестяще решившая задачу теплового излучения черного тела, получила подтверждение и дальнейшее развитие при объяснении фо­тоэффекта - явления, открытие и исследование которого сыграло важную роль в становлении квантовой теории.

Различают фотоэффект внешний, внутренний и вентильный. Внешнимназывается испускание электронов веществом под действием электромагнитного излучения. Наблюдается в твердых телах (металлах, полупроводниках, диэлектриках), а так же газах на отдельных атомах и молекулах. Обнаружен Г. Герцем (1887 г.), наблюдавшим усиление процесса разряда при облучении искрового промежутка ультрафиолетовым излучением. Первые фундаментальные

исследования фотоэффекта выполнены русским ученым А.Г. Столетовым (рис. 5.7.1). Два электрода (катод K из исследуемого ме­талла и анод А - в схеме металлическая сетка) в вакуумной трубке подключены к батарее так, что с помощью потенциометра R можно измерять не только значение, но и знак подаваемого на них напря­жения. Ток, возникающий при освещении катода монохроматическим светом, измеряется включенным в цепь миллиамперметром. Облучая катод светом волн различной длины, Столетов установил следующие закономерности, не утра­тившие своего значения до нашего времени: 1) наиболее эффективное дей­ствие оказывает ультрафиолетовое излучение; 2) под действием света ве­щество теряет только отрицательные заряды; 3) сила тока, возникающего под действием света, прямо пропорциональна его интенсивности.

рис 5.7.1.

 

 

Измерения Дж. Томсоном в 1898 г. удельного заряда показали, что под действием све­та вырываются электроны.

Внутренний фотоэффект- это вызванные электромагнитным излучением переходы электронов внутри полупроводника или диэлектрика из связанных состояний в свободные без вылета наружу. В результате концентрация но­сителей тока внутри тела увеличивается, что приводит к возникновению фотопроводимости(повышению электропроводности полупроводника или ди­электрика при его освещении) или э.д.с.

Вентильный фотоэффект- возникновение э.д.с. (фото - э.д.с.) при ос­вещении контакта двух разных полупроводников или полупроводника и ме­талла (при отсутствии внешнего электрического поля). Он открывает пути для прямого преобразова­ния солнечной энергии в электрическую.

На рис.5.7.2 приведена экспериментальная установка для исследования вольт – амперной характеристики фотоэффекта- зависимости фототока I, об­разуемого потоком электронов, испускаемых катодом под действием света, от U между электродами. Такая зависимость, соответствующая двум различ­ным освещенностям Ее катода, приведена на рис.34. По мере уве­личения U фототок постепенно возрастает, т.е. все большее число фотоэлектронов достигает анода. Пологий характер кривых показывает, что электроны вылетают из катода с различными скоростями. Максимальное зна­чение Iмас – фототок насыщения- определяется таким значением U, при котором все электроны, испускаемые катодом, достигают анода:



,

где n - число электронов, испускаемых катодом в 1 с. Из вольт - амперной характеристики следует, что при U = 0 фототок не исчезает. Следовательно, электроны, выбитые светом из катода, обладают некоторой начальной скоростью V, а значит, и отличной от нуля кинетической энергией и могут достигнуть анода без внешнего поля. Для того чтобы фототок стал равным нулю, необходимо приложить задерживающее напряжение U0. При U = U0 ни один из электронов, даже обладающий при вылете из катода максимальной скоростью Vmax, не может преодолеть задерживающего поля и достигнуть анода, следовательно,

, (5.7.1)

рис 5.7.2.

 

 

т.е. измерив задерживающее напряжение U0, можно определить максимальные значения скорости и кинетической энергии фотоэлектронов.

После изучения вольт - амперных характеристик разнообразных материалов (важна чистота поверхности, поэтому измерения проводятся в вакууме и на свежих поверхностях) при различных частотах падающего на катод излучения и различных энергетических освещенностях катода и обобщения полученных данных были установлены следующие три закона внешнего фотоэффекта.

1. 1. Закон Столетова. При фиксированной частоте падающего света число фотоэлектронов, вырываемых из катода в единицу времени, пропорционально интенсивности света.

2. 2.Максимальная начальная скорость фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего света, а определяется только его частотой n, а именно: линейно возрастает с увеличением частоты.

3. 3.Для каждого вещества существует "красная граница" фотоэффекта, т.е. минимальная частота n0 света, при которой свет любой интенсивности фотоэффекта не вызывает.

Качественное объяснение фотоэффекта с точки зрения волновой теории, на первый взгляд, не должно было бы представлять трудностей. Действительно, под действием поля световой волны в металле возникают вынужденные колебания электронов, амплитуда которых может быть достаточной для того чтобы электроны покинули металл; тогда и наблюдается фотоэффект. Кинетическая энергия, с которой электрон вырывается из металла, должна была бы зависеть от интенсивности падающего света, т.к. с увеличением последней электрону передавалась бы большая энергия. Однако этот вывод противоречит 2-му закону фотоэффекта. Так как, по волновой теории энергия, передаваемая электронам, пропорциональна интенсивности света, то свет любой частоты, но достаточно большой интенсивности должен был бы вырывать электроны из металла; иными словами, "красной" границы фотоэффекта не должно быть, что противоречит 3-му закону фотоэффекта. Кроме того, волновая теория не смогла объяснить безынерционность фотоэффекта, установленную опытами. Таким образом, фотоэффект необъясним с точки зрения волновой теории света.

 





Дата добавления: 2015-06-04; Просмотров: 144; Нарушение авторских прав?;


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Читайте также:



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2018) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление ip: 23.20.25.122
Генерация страницы за: 0.002 сек.