- •Билет № 1
- •1 Закон Ньютона:
- •Билет№2
- •Билет № 4
- •Билет № 3
- •Билет № 6
- •Билет №5
- •Билет № 8
- •Билет №21
- •Билет №16
- •Билет № 27
- •Билет № 18
- •Билет № 20
- •Билет № 10
- •Билет № 7
- •Билет № 23
- •Билет № 15
- •17. Билет № 24
- •18. Билет № 9
- •19. Билет № 13
- •20. Билет № 11
- •21. Билет № 26
- •22. Билет №17
- •23. Билет №19
- •24. Билет № 12
- •25. Билет №14
- •26. Билет №25
- •27. Билет №22
23. Билет №19
Фотоэлектрический эффект. Экспериментальные законы внешнего фотоэффекта. Уравнение Эйнштейна для фотоэлектрического эффекта
В 1900 г. немецкий физик Макс Планк высказал гипотезу: свет излучается и поглощается отдельными порциями — квантами (или фотонами). Энергия каждого фотона определяется формулой Е = hν, где h — постоянная Планка, равная 6,6310-34 Джс, ν — частота света. Гипотеза Планка объяснила многие явления: в частности, явление фотоэффекта, открытого в 1887 г. немецким ученым Генрихом Герцем и изученного экспериментально русским ученым А. Г. Столетовым.
Фотоэффект — это явление взаимодействия электромагнитного излучения с веществом, в результате которого энергия излучения полностью передается электронам вещества.Различают внешний фотоэффект – сопровождается вылетом электронов с поверхности вещества и внутренний – не сопровождается вылетом электронов с поверхности вещества. Внешний фотоэффект также называют фотоэмиссией.
В результате исследований Столетова были установлены три закона внешнего фотоэффекта:
Сила тока насыщенияIн, определяемая максимальным числом электронов, вырываемых из катода за единицу времени, прямо пропорциональна интенсивности Iпадающего светового излучения.
Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов EKmaxлинейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивностиI.
Если частота света меньше некоторой определенной для данного вещества минимальной частотыmin, то фотоэффект не происходит.
Зависимость фототока от напряжения показана на рисунке.
IФ, А
Iнас
UЗ 0 Uнас U, В
Развивая идеи Планка для объяснения экспериментальных законов фотоэффекта Эйнштейн в 1905 г создал теорию фотоэффекта. Гипотеза Эйнштейна: свет поглощается и перемещается в виде отдельных порций – квантов и является совокупностью движущихся фотонов. Фотон – элементарная частица, не имеющая массы, движущаяся со скоростью света, обладающая энергией кванта и импульсом.
По теории Эйнштейна фотоэффект имеет следующее объяснение: поглощая квант света, электрон приобретает энергию h. При вылете из металла энергия каждого электрона уменьшается на определенную величину, которую называют работой выхода (Авых). Работа выхода — это энергия, которую необходимо затратить, чтобы удалить электрон из металла. Максимальная энергия электронов после вылета (если нет других потерь) имеет вид: = h - Авых. Это уравнение носит название уравнения Эйнштейна.
Это уравнение объясняет законы внешнего фотоэффекта:
Чем больше интенсивность излучения, тем больше число падающих фотонов, тем больше электронов вылетает из металла;
Чем больше частота излучения, тем больше максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов; = |e|UЗ;
Авых = hmin, если частота падающего излучения меньше min, то испускания электронов не происходит.