Законы фотоэффекта

КВАНТОВАЯ ФИЗИКА

Квантовая физика занимается изучением законов движения микрочастиц, которые являются носителями как корпускулярных, так и волновых свойств.

Днем рождения квантовой физики считается 14 декабря 1900 г., когда немецкий физик Макс Планк на заседании Берлинского физического общества изложил теорию излучения энергии нагретыми телами. В основе теории теплового излучения лежала гипотеза о дискретном характере излучения. Согласно этой гипотезе, атомы нагретых тел излучают энергию в виде порций или квантов. Дальнейшее развитие квантовые представления получили при объяснении законов фотоэффекта и строения атома.

Внешним фотоэффектом называется вырывание электронов из вещества под действием света. Законы фотоэффекта изучали с помощью схемы с двухэлектродной лампой с освещаемым катодом (рис. 5.1). Под действием света из катода вырываются электроны, которые под действием электрического поля перемещаются к аноду, создавая анодный ток.

Рис.5.1

Вольтамперная характеристика, полученная с помощью такой схемы при неизменном световом потоке Ф, приведена на рис. 5.2.

Рис.5.2

Из анализа вольтамперных характеристик получены законы фотоэффекта.

1. Свет не любой частоты вызывает фотоэффект. Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. минимальная частота v ₀, при которой возможен фотоэффект.

Величина v ₀ зависит от химической природы вещества и состояния его поверхности.

2. Максимальная энергия фотоэлектронов не зависит от светового потока, а линейно зависит от частоты света.

3. Величина фототока насыщения, возникающего при освещении монохроматическим светом, пропорциональна падающему световому потоку Ф,

I _нас = К _ст · Ф - закон Столетова,

где К _ст - коэффициент пропорциональности.

Эти законы невозможно было объяснить с классической точки зрения, согласно которой электрическая компонента электромагнитной волны вызывает вынужденные колебания свободных электронов в металле, сообщая им энергию, достаточную для вылета. Тогда максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов должна быть пропорциональна квадрату амплитуды световой волны (см. (3.14)), т. е. должна зависеть от светового потока, что противоречит опытным фактам.

Дата добавления: 2014-01-07