Внешний фотоэлектрический эффект
1898 - немецкий физик Филипп Ленард (1862-1947) и английский физик Джозеф Томсон (1856-1940)
Электроды в вакуумированной колбе.
Эмитированные частицы – электроны !!!
11
Внешний фотоэлектрический эффект
I
Iн
Vз |
0 |
V |
Вольт-амперная характеристика (кривая зависимости фототока I
от разности потенциалов V
между электродами).
Характерные особенности:
• I = Iн - все электроны, испущенные
катодом, достигают анода;
• зависимость тока насыщения Iн от числа
электронов, эмитированных катодом в единицу времени под действием света;
• наклон кривой - указание на вылет элект-
ронов из катода с разными скоростями;
• существование тока даже при V = 0 –
скорости у части электронов достаточны для достижения анода без помощи V;
• необходимость приложения запирающего напряжения Vз для устранения тока.
Возможность определения максимальной |
1 mvm2 |
eVз |
скорости электронов vm при вылете из катода |
2 |
12 |
Внешний фотоэлектрический эффект
Связь силы тока с величиной переносимого заряда, а фототока с энергией светового пучка, падающего на вещество.
Пропорциональность числа электронов, выбиваемых за 1 с из вещества, интенсивности света, падающего на вещество.
Первый закон фотоэффекта Фототок насыщения пропорционален световому потоку, падающему на металл.
13
Внешний фотоэлектрический эффект
Второй закон фотоэффекта
кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от интенсивности падающего света.
14
Внешний фотоэлектрический эффект
Зависимость кинетической энергии фотоэлектронов от интенсивности света
Классическая теория |
Эксперимент |
Непрерывное поглощение энергии |
Независимость максимальной |
э-м волн металлом. Увеличение |
кинетической энергии фотоэлектронов |
скорости поглощения энергии при |
от интенсивности света. |
увеличении интенсивности |
|
падающего света и увеличение |
|
кинетической энергии |
|
фотоэлектронов. |
|
15
Внешний фотоэлектрический эффект
Зависимость кинетической энергии фотоэлектронов от частоты света
Классическая теория |
Эксперимент |
Отсутствие связи между частотой света |
Увеличение максимальной |
и кинетической энергией электронов. |
кинетической энергии фотоэлектронов |
Связь кинетической энергии |
с увеличением частоты света. |
электронов с интенсивностью света. |
|
16
Внешний фотоэлектрический эффект
Третий закон фотоэффекта
Для каждого вещества существует наименьшая частота света (красная граница фотоэффекта), ниже которой фотоэффект невозможен.
Линейная зависимость запирающего напряжения от частоты
17
Внешний фотоэлектрический эффект
Зависимость процесса испускания электронов от частоты света
Классическая теория |
Эксперимент |
Испускание электронов |
Отсутствие эмитированных |
при любых частотах |
фотоэлектронов |
при достаточной интенсивности света, |
при частотах света, меньших, чем |
поскольку энергия передается металлу |
характерные для облучаемого |
независимо от частоты падающего |
материала, независимо от |
света. |
интенсивности падающего света. |
18
Внешний фотоэлектрический эффект
Временной интервал между падением света и испусканием фотоэлектрона
Классическая теория |
Эксперимент |
Требование существования |
Практически мгновенное (10-9 с) |
определенного промежутка времени |
испускание электронов поверхностью |
для поглощения электроном |
металла даже при очень низких |
падающего излучения и получения |
интенсивностях света. |
достаточной кинетической энергии |
|
для покидания металла при низких |
|
интенсивностях света. |
|
19
Внешний фотоэлектрический эффект
Противоречия между всеми четырьмя предсказаниями классической теории и экспериментом.
20