25.3 Явище зовнішнього фотоефекту. Рівняння а. Ейнштейна для фотоефекту. Робота виходу. Максимальна кінетична енергія фотоелектрона.
Явище зовнішнього фотоефекту
1. Знайомство з явищем. Якщо освітити негативно заряджену пластинку ультрафіолетовим випромінюванням, то заряд на пластинці швидко спадає, бо електрони під дією випромінювання покидають пластинку. Це явище на даний час використовується в деяких видах сканерів, ксероксах і приладах керування електричними схемами.
2. Визначення явища. Зовнішнім фотоефектом називають явище вибивання електронів із поверхні речовини електромагнітними квантами.
3. Умови виникнення явища: а) довжина світлової хвилі, що викликає фотоефект не повинна перебільшувати червону межу фотоефекту; б) явище зовнішнього фотоефекту найкраще спостерігається на металах, бо вони мають вільні електрони; в) Експериментально було встановлено, що лише невелика частина енергії (приблизно 1 % поглинутої речовиною енергії електромагнітних квантів) затрачається на вибивання електронів, а решта йде на підвищення температури речовини, тобто перетворюється у внутрішню енергію.
4. Описується явище фотоефекту рівнянням А. Ейнштейна для фотоефекту і трьома законами фотоефекту.
Рівняння А. Ейнштейна для фотоефекту
1. Описує явище зовнішнього фотоефекту на основі закону збереження енергії.
2. Визначення. Енергія кванту світла йде на вибивання електрона з поверхні речовини й надання йому кінетичної енергії.
3. hν=A+Wmax. Де h – постійна Планка; - частота світла; А – робота виходу електрона з поверхні речовини; Wmax - максимальна кінетична енергія електрона.
4. Межі застосування. Рівняння використовують для зовнішнього фотоефекту, описуючи взаємодію одного електромагнітного кванта з одним електроном. За рівнянням можна визначити тільки максимальну кінетичну енергію електрона.
Постійна Планка h
Це фундаментальна фізична стала, що визначає широке коло фізичних явищ, яким властива дискретність h = 6,63∙10-34 Дж∙с
Робота виходу А (ф.в.)
1. Робота виходу – це характеристика властивостей речовини.
2. Визначення. Це найменша робота, яку потрібно затратити, щоб вибити електрон із поверхні металу.
3. Робота виходу – це скалярна величина.
4. Робота виходу – це таблична величина.
5. [A] = Дж. (Джоуль). Існує не системна одиниця вимірювання роботи виходу. Її називають електрон-Вольт (еВ).
1еВ = 1,6∙10-19 Кл∙1В = 1,6∙10-19 Дж.
Максимальна кінетична енергія фотоелектрона Wmax (ф.в.)
1. Максимальна кінетична енергія фотоелектрона характеризує енергію електрона, яку він отримує внаслідок зовнішнього фотоефекту.
2
.
Визначення. Максимальна кінетична
енергія електрона – це енергія електрона,
що вилетів із
поверхні речовини при явищі зовнішнього
фотоефекту (Рисунок
25.2).
3. Максимальна кінетична енергія електрона – це скалярна величина.
4. Максимальна кінетична енергія електрона, у залежності від поставленої задачі, може бути визначена за допомогою однієї з трьох формул.
-
цю формулу використовують для
визначення швидкості фотоелектрона.
Wmax=eUз - цю формулу використовують при визначенні затримуючої напруги для фотоелектрона.
*Затримуюча напруга (Uз) - це найменша напруга, при якій усі фотоелектрони повертаються до електрода, звідки вони були вибиті.
Wmax=eφ - цю формулу використовують для визначення потенціалу, отриманого тілом внаслідок явища фотоефекту, де m – маса електрона, v - швидкість фотоелектрону, e – заряд електрону Uз - затримуюча напруга, φ – потенціал , який набуває тіло внаслідок фотоефекту.
5. [Wmax] = Дж. (еВ)