Головна

Шкільна бібліотека

Перелік предметів

Англійська мова
Біологія
Географія
Економіка
Інформатика
Історія
Математика
Німецька мова
ОБЖ
Політологія
Право
Природознавство
Психологія і педагогіка
Російська мова
Соціологія
Фізика
Філософія
Французька мова
Українська мова
Хімія

Підручники в PDF


 

Фізика

Квантова оптика

Фотоелектричний ефект і його закони. Рівняння фотоефекту

Фотоелектричний ефект — це виліт електронів із речовини під дією світла (переважно ультрафіолетового), інакше кажучи, це — фотоелектронна емісія. Відкрив фотоелектричний ефект у 1887 р. Генріх Герц, помітивши, що для іскрового розряду між яскраво освітленими цинковими кульками потрібна менша різниця потенціалів, ніж коли кульки не освітлені.
Дослідники природи фотоефекту Ф. Ленард, О. Г. Столєтов, В. Гальвакс виявили такі закономірності (закони фотоефекту):
1) Збільшення енергії світла незмінної не збільшує швидкості вилітаючих з речовини електронів. Швидкість збільшується при збільшенні частоти (а отже, зменшенні довжини хвилі) світла.
2) Для кожної речовини існує «червона межа» фотоефекту, тобто така довжина хвилі світла, перевищення якої призводить до зникнення фотоефекту.
3) Збільшення енергії світла незмінної збільшує силу фотоструму насичення на вольт-амперній характеристиці фотоефекту (відкрив О. Г. Столєтов).

Користуючись уявленнями хвильової теорії світла, фізики намагались пов’язати виліт електрона з металу з вимушеними коливаннями електрона у змінному електричному полі світлової хвилі. Але дослідні факти не знаходили пояснення в рамках цієї теорії. Зокрема, незрозумілою була відсутність залежності v від W світла (адже збільшення W мало б збільшувати амплітуду коливань електрона і сприяти його вильоту з речовини із більшою v).
Для пояснення законів фотоефекту Ейнштейн запропонував рівняння фото-ефекту:
,
де — робота виходу (тобто робота, яка повинна бути здійснена для видалення електрона з речовини у вакуум або в повітря), m — маса електрона.
Пучок світла розглядався Ейнштейном як сукупність N фотонів. При такому підході можна пояснити всі закономірності фотоефекту.
1) Енергія пучка монохроматичного () світла , де N — число фотонів у пучку. На сучасному етапі в лазерних пучках світла може реалізуватись багатофотонний фотоефект. Якщо електрон взаємодіє лише з одним фотоном із пучка, то збільшення N за незмінної величини не впливає на . Зі збільшенням зростає , а отже і .
2) Якщо , то енергія фотона виявляється меншою, ніж .
3) Щодо закону Столєтова: збільшення енергії пучка світла даної відбувається за рахунок збільшення числа фотонів у пучку, що призводить до збільшення числа фотоелектронів (рух яких і створює фотострум). Унаслідок цього спостерігається зсув ділянки насичення на вольт-амперній характеристиці у бік більших значень сили струму І.
Сфери застосування фотоефекту: у різних фотореле (для вмикання і вимикання освітлення вулиць, світла маяків і бакенів, двигунів верстатів); в техніці запису і відтворення звуку в кіно; в авіаційній і космічній техніці (зокрема — у сонячних батареях), на транспорті (застосування фотоефекту в пропускних механізмах метрополітену). 
НазадЗмістВперед

 

 
© www.SchoolLib.com.ua