3. Действие света: фотоэлектрический эффект. Основные законы фотоэффекта. Формула Эйнштейна для фотоэффекта.

фотоэлектрическим эффектом называется испускание электронов веществом под действием электромагнитного излучения. (внешний фотоэффект) Внутренний фотоэффект – вызванные электромагнитным излучением переходы электронов внутри полупроводника или диэлектрика из связанных состояний в свободные без вылета наружу. В результате концентрация носителей тока внутри тела увеличивается, что приводит к возникновению фотопроводимости (повышению проводимости при освещении) или к возникновению ЭДС. Основные законы фотоэффекта: -При фиксированной частоте падающего света число фотоэлектронов, вырываемых из катода в единицу времени, пропорционально интенсивности света. -Максимальная начальная скорость фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего света, а определяется только его частотой. -Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т е минимальная частота (υ нулевое) света, ниже которой фотоэффект невозможен. Формула Эйнштейна для фотоэффекта: h*υ = A + m*v(max)^2/2 – позволяет объяснить 2 и 3 законы фотоэффекта. Из этой формулы следует, что максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона линейно растет с увеличением частоты падающего излучения и не зависит от его интенсивности, т к ни работа выхода А, ни частота υ, не зависят от интенсивности света. Согласно этой формуле можно найти красную границу фотоэффекта: (υ нулевое) = А/h Формулу Эйнштейна так же можно записать в виде: h*υ = h*(υ нулевое) + e*(U нулевое), где (U нулевое) – задерживающее напряжение 1)Если h*υ<=A, то ф.э. не возникает, т.к. энергии фотона не хватает для разгона электрона 2)Разные фотоны вырывают разные электроны из разной глубины вещества. Скорость, которую получают вылетевший электрон определяется тем, с какой глубины от поверхности он вырван (поэтому на графике тока плавный переход от Uзамыкания к Iнасыщения) 3)Для того, чтобы в цепи тока не наблюдалось, к катоду необходимо приложить положительный потенциал Uз (m*v(max)^2/2=e*Uз – ток прекращается) 4)в т.А в потоке вырванных электронов есть такие, Ек которых достаточно для достижения анода без Uуск

4. Действие света: эффект Комптона (с точки зрения квантовой теории). Давление света (с точки зрения электромагнитной и квантовой теории).

Эффект Комптона с точки зрения квантовой теории объясняется тем, что рентгеновские фотоны рассеиваются при их упругом соударении со слабосвязанными электронами атомов вещества. При этом происходит изменение длины волны (частоты) рентгеновского излучения. в ходе эксперимента оказалось, что в проходящем через вещество излучении кроме основной длины волны λ, наблюдалось излучение с длиной волны λ’, причем ∆ λ = λ’-λ = 2*λ(к)*(sin[θ/2])^2 – формула эффекта Комптона. λ – несмещенная длина волны λ’ – смещенная длина волны λ’ практически не зависит от материала вещества и определяется только углом θ, на котором это излучение регистрируется У легких элементов (литий, бериллий) доминирует смещенная часть излучения, у тяжелых (никель) – несмещенная часть. λ(к) = 2.42*10^-12 м – Комптоновская длина волны. Квантовая теория представляет рентгеновское излучении в виде потока фотонов, энергия каждого E = h*υ , а импульс p = h*υ/с Давление света: электромагнитная природа: свет – э-м волна dF(c индексом А) = I[dl,B] – эта сила и дает давление Максвелл показал, что давление света определяется поверхностью, на которую свет падает. P = ω – черная поверхность Р = 2*ω – зеркальная поверхность Е = ω*с*1м*1с – световая энергия, падающая на поверхность (освещенность) ω = Е/с Р = Е/с * (1+R), R – коэффициент отражения квантовая теория: поглощение: Р(фотона) = h*υ/с; ∆ Р(фотона) = -h*υ/с; ∆ Р(стенки) = h*υ/с отражение: ∆ Р(фотона) = -2h*υ/с; ∆ Р(стенки) = 2h*υ/с; В общем случае из потока фотонов падающих на стенку часть отражается, часть поглощается. R = Nотр/Nпад – коэффициент отражения R = Nпогл/Nпад – коэффициент поглощения => Nотр = RNпад Nпогл = (1-R)Nпад Из 2-го з-на Ньютона: F*∆ t = ∆ Р(стенки); РS*∆ t = ∆ Р(стенки) => P = ∆ Р(стенки)/S∆ t – давление на стенку Р = Е/с * (1+R), Е – энергия, приносимая на стенку потоком фотонов