Краткие теоретические сведения

Цель работы.

Изучение внешнего фотоэлектрического эффекта

Литература

Вопросы теста

Вопросы для самоконтроля и сдачи отсчета

Вопросы допуска

3.7.1. Поясните понятия «естественный» и «поляризованный» света

3.7.2. Строение призмы Николя и ее роль в поляризации света

3.7.3.Принципы действия фотоэлемента и гальванометра

3.7.4. Как произвести градуировку сахариметра?

3.8.1. Чем отличается естественный свет от плоско-поляризованного света?

3.8.2.Какова природа явления вращения плоскости поляризации оптически активными веществами?

3.8.3.Объясните явление двойного лучепреломления.

3.8.3.Какова природа явления вращения плоскости поляризации оптически активными веществами?

3.8.4. Могут продольные волны быть плоско-поляризованными?

3.8.5.Объясните явление двойного лучепреломления.

3.9.1. Сформулируйте закон Малюса

а. Интенсивность плоскополяризованного света прошедшего через

прошедшего через поляризатор прямо пропорциональна квадрату косинуса угла между плоскостью колебаний падающего света и плоскостью поляризатора.

б. I₀ =I cos²α;

в. I=1/2 I₀ cos²α.

3.9.2. Могут ли продольные волны быть плоско-поляризованными?

а. Да;

б. Нет;

в. необходимо дополнительные условия.

3.9.3.Что мы называли степенью поляризации? Когда она равна 1,0 и это понятие не применимо.

а. выражение р=Imax-Imin/Imin-Imax; равно 1- если свет плоскополяризован;

равно 0 свет не поляризован не применимо к эллиптически поляризованному свету.

б. Выражение р=Imax-Imin/Imax-Imin; когда она равна 1,0 и это понятие не применимо.равно 1- если свет плоскополяризован; равно 0 свет не поляризован не применимо к эллиптически поляризованному свету.

в. Выражение р= Imax-I/I-Imin; когда она равна 1,0 и это понятие не применимо.равно 1- если свет плоскополяризован; равно 0 свет не поляризован не применимо к эллиптически поляризованному свету.

3.10.1.И.В.Савельев. Курс общей физики, т.4, М., АСТ 2004 г.

3.10.2.А.В.Кортнев и др. Практикум по физике, М., 1965 г.

3.10.3.В.В.Ронжин. Описания к работам физического практикума. Оптика. Ч.1., Алма-Ата, 1978 г.

3.10.4.А.П.Полатбекова, В.В.Ронжин. Описание к работам физического практикума. Оптика. Ч.2. Алма-Ата, 1978 г.

4.1.1. Изучение зависимости фототока от освещенности фотокатода.

4.1.2. Исследование зависимости силы фототока от величины приложенного к фотоэлементу напряжения. Снятие вольт- амперных характеристик фотоэлемента.

4.2.1. Квантовая гипотеза Планка привела в дальнейшем к представлению о том, что свет испускается и поглощается отдельными порциями-квантами, и нашла свое подтверждение и дальнейшее развитие в ряде других явлений: фотоэлектрическом эффекте, химическом действии света, эффекте Комптона и т.д.

В явлении внешнего фотоэлектрического эффекта отчетливо проявляются квантовые свойства света. Явление вырывания электронов из твердых и жидких веществ под действием света получило название внешнего фотоэлектрического эффекта (внешнего фотоэффекта). Ионизация атомов или молекул газа под действием света называется фотоионизацией. Экспериментальные исследования внешнего фотоэффекта у металлов показали, что это явление зависит от химической природы металла и существенно влияет на эмиссию электронов под действием света.

Если обучаемым телом и некоторым проводником (анодом) создать электрическое поле с разностью потенциалов φ, ускоряющее фотоэлектроны, то возникает упорядоченное движение этих электронов, называемое фотоэлектрическим током (фототоком). При некотором значении φ>0 фототок достигает насыщения (I=I_н), когда все электроны, покидающие обучаемое тело (катод), достигают анода. Для прекращения фототока между анодом и катодом необходимо создать задерживающее поле с разностью потенциалов φ₁, равной

φ_{1 =}

e – абсолютная величина заряда электрона, W_кmax – максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов.

Из закона сохранения энергии следует уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта:

hν=A+W_кэ (4.1)

А=с φ_о

А – работа выхода электрона из облучаемого вещества, φ_о - потенциал выхода, hν – энергия фотона

Величины A и φ₀ зависят от начального энергетического состояния фотоэлектрона.

Внешний фотоэффект возможен при частоте излучения ν =A/h. Частота ν₀.=А/h и соответствующая длина волны называются красной границей фотоэффекта.

Из уравнения (4.1) вытекают законы внешнего фотоэффекта, открытые и исследованные экспериментально А.Г. Столетовым.

Первый закон. Скорость фотоэлектронов является функцией частоты. С увеличением частоты скорость возрастает. Если частота ν света такова, что hν<А, то электроны из металла вылетать не будут. Частота ν₀, начиная с которой прекращается вылет фотоэлектронов, определяет порог фотоэффекта и называется красной границей фотоэффекта.

Второй закон. Скорость фотоэлектронов не зависит от интенсивности излучения.

Третий закон. Число фотоэлектронов вылетающих в единицу времени с единицы поверхности при данной длине волны излучения, пропорционально интенсивности излучения.

Четвертый закон. Число фотоэлектронов, вылетающих, в единицу времени с единицы поверхности при постоянной интенсивности (т.е. при постоянном числе падающих фототоков), увеличивается с увеличением частоты.

Фотоэлектрический ток насыщения для данного катода прямо пропорционален мощности излучения, поглощаемого катодом, если спектральный состав излучения неизменен:

I_н= k ф

k – фоточувствительность катода .

В настоящее время в науке и технике широкое применение получили фотоэлементы – приборы, в основе действия которых лежит явление фотоэффекта (схемы управления и сигнализации, техника кино и телевидения и т.д.).

Дата добавления: 2015-06-04