 |
|
Основні положення та означення.
- Зовнішнім фотоелектричним ефектом або фотоефектом називається явище виривання електронів з поверхні речовини під дією світла. Це явище відкрив у 1887р. Генріх Герц.
- Вивченню фотоефекту присвячені праці О.Г.Столєтова , Ф.Ленарда , Дж.Томсона , А.Ф.Іоффе .
(Прилад, за допомогою якого О.Г.Столєтов досліджував фотоефект, являв собою плоский конденсатор, одна з обкладинок якого виготовлене з дротяної сітки, а інша – суцільною пластиною. Цей конденсатор був послідовно включеним у коло, в яке входили гальванометр і батарея. Позитивний полюс батареї був з’єднаним з пластиною з дротяної сітки. Світло, яке проходило крізь сітку, падало на суцільну пластину. Внаслідок цього у колі виникав струм, який реєструвався гальванометром. Столєтов показав, що заряди, які випускаються під дією світла, є негативними.
- Ленард сконструював прилад для вивчення фотоефекту, в якому електроди були розміщені у вакуумний балон з кварцовим віконцем, через яке світло попадало на катод, виготовлений з досліджуваного матеріалу. Прилад вмикався у ланцюг послідовно з потенціометром та гальванометром, що дозволяло змінювати прикладену до катода і анода різницю потенціалів, яка вимірювалася вольтметром, підключеного паралельно приладу. Паралельно потенціометру була приєднана батарея.
- В 1905 році А.Ейнштейн розробив теорію, що базується на корпускулярній природі світла. Виходячи з припущення про існування квантів світла, Ейнштейн отримав рівняння фотоефекту:
або 
( називають формулою Ейнштейна, є законом збереження енергії )
згідно з яким енергія фотона, що поглинається речовиною, при вириванні одного електрона дорівнює роботі виходу електрона 
плюс кінетична енергія 
.
- Робота виходу — найменша енергія, яку потрібно надати електрону, щоб вилучити його з твердого тіла або рідини у вакуум. Робота виходу дуже чутлива до стану поверхні металу, зокрема до її чистоти. Тому, якщо підібрати відповідне покриття, можна тим самим значно знизити роботу виходу .
- Фотоефект може мати місце лише при
, тобто енергія світлового кванта повинна перевищувати роботу виходу або дорівнювати їй. Внаслідок цього, для частоти падаючого світла повинно виконуватися співвідношення 
або 
7. Частота 
, або довжина хвилі 
, називається червоною (довгохвильовою) межею фотоефекту.Фотоефект можливий, якщо 
або 
.
8. Зовнішній фотоефект підпорядковується таким законам:
- а) фотострум насичення пропорційний освітленості фотокатода;
- б) енергія вибитих електронів і максимальна їх швидкість залежать лише від частоти падаючого світла. Із збільшенням частоти енергія фотоелектронів лінійно зростає;
- в) число фотоелектронів пропорційне інтенсивності світла.
9. Щоб припинити зовнішній фотоефект , потрібно прикласти негативне затримуюче поле 
. При цьому 
, де 
— маса електрона, 
— найбільша швидкість електронів, які вилітають з катода.
10. Максимальна швидкість фотоелектронів, що експериментально з’ясоване в 1905 році, не залежить від інтенсивності світла, а залежить лише від частоти. Цей факт знаходився у суперечності з класичними уявленнями, оскільки відповідно до класичних понять швидкість повинна збільшуватися з амплітудою, а отже, і з інтенсивністю електромагнітної хвилі.
11. Крім зовнішнього фотоефекту, можливий внутрішній фотоефект, при якому електрони, знаходячись у речовині, змінюють свій енергетичний стан під дією світла. В результаті електрони при певних умовах з валентної зони переходять в зону провідності і, як наслідок, збільшується електро-провідність речовини.
12. В газах явище фотоефекту полягає в фотоіонізації, при якій відбувається іонізація атомів і молекул під дією випромінювання.
Конспект .