Фотоэффект и его закономерности. Формула Эйнштейна для фотоэффекта. Фотоны

В результате исследований было обнаружено, что фотоэффект (или точнее – внешний фотоэффект) состоит в выбивании электронов из вещества под действием падающего на него электромагнитного излучения (наблюдается в металлах, полупроводниках, диэлектриках). Устройство для наблюдения внешнего фотоэффекта изображено на рисунке.

А

К

При постановке данного опыта были зафиксированы следующие факты:

1. Из катода под действием излучения выбиваются электроны
2. Существует порог фотоэффекта при частоте излучения ν>= νпор

или длине волны λ<λкр когда выполняются данные условия фотоэффект наблюдается при любой интенсивности.

1. Eелектрона ~ ν (энергия электронов эквивалентна частоте излучения)
2. фотоэффект полностью безинерциальный

Допустим, что фотоэлемент включен в цепь, изобpажённую на pисунке. Пеpедвигая движок реостата и снимая показания с пpибоpов, можно найти вольт-ампеpную зависимость фотоэлемента. Пpи U = 0 чеpез элемент пpоходит небольшой ток (). Под действием света выpываются электpоны, катод заpяжается положительно. Выpванные электpоны вблизи катода создают отpицательно заpяженное облако, из котоpого большая часть электpонов попадает обpатно на катод (катод пpи U = 0 притягивает электроны), а часть электpонов из облака попадает на анод. Они и создают небольшой ток . Если увеличивать напpяжение, то по меpе его роста все большее число электронов за секунду попадает на анод. Ток насыщения опpеделяется тем количеством электронов, которые выpываются в секунду из металла.

Кривая а соответствует меньшей, а кривая b большей освещенности Е катода. Частота света в обоих случаях одинакова. При =0 небольшое число испущенных электронов достигает анода, обладая некоторой начальной скоростью, т.е. кинет энергией. По мере увеличения ускоряющего напряжения фототок возрастает. Пологий характер кривых показывает, что электроны вылетают из катода с разными скоростями. При некотором анодном напряжении все электроны, испускаемые катодом достигают анода- ток насыщения , n-число электронов, испускаемых катодом в секунду. Если изменить знак внешнего напряжения, то Эл, поле будет тормозить электроны и при некотором его значении электроны совсем перестанут достигать анода. Сам факт фотоэффекта возникает из электромагнитной картины излучения. У электронов появляется энергия за счёт раскачки их полем.

Но с точки зрения волновой картины фотоэффект должен обладать инерциальностью. Данное противоречие было разрешено Эйнштейном.

Дата добавления: 2014-01-04