3) Внешний фотоэффект. Законы внешнего фотоэффекта. Вольт-амперная характеристика внешнего фотоэффекта. Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта.

Явление испускания электронов с поверхности вещества (металла) называется внешним фотоэлектрическим эффектом. Электроны находящиеся внутри металла обладают разными энергиями. Однако существует предельная энергия и электронов с энергией выше этой величины в металле нет. Величины этой энергии не достаточно для преодоления сил притяжения возникающих на границе поверхности металла при вылете с неё электрона. Минимальное количество энергии необходимо для того чтобы электрон смог покинуть поверхность металла не приобретая кинетической энергии называется работой выхода. Работа выхода зависит от природы металла. Падающий на поверхность металла фотон сообщает электрону энергию необходимую для вылета с поверхности. Фотон-это квант электромагнитного явления обладающий одновременно корпускулярными и волновыми свойствами. ε=hν=hc/λ; p=hλ; ε=pc=mc²

Вольт амперные характеристики: Зависимость фото тока образуемого под током электронов выбитых с поверхности катода от напряжения между электронами называется Вольт амперной характеристикой. Пологий характер этой характеристики показывает, что электроны вылетают с катода с разными скоростями. Наличие электрического тока при нулевом напряжении говорит о том что электроны выбитые с катода обладают некоторой начальной скоростью и могут достигнуть анода без внешнего поля по мере увеличения напряжения фото ток увеличивается т.е. всё большее число электронов достигает анода. I_max называется током насыщения. I_н=ne; n=N/t Нулевое значение силы тока можно достигнуть если приложить задерживающее или запирающее напряжении, это такое напряжение при котором даже обладающая максимальной скоростью электрон не сможет достигнуть поверхности анода т.е. работа электрического поля будет равна E_{k max}; A=E_k2-E_k1=m₂v²_max/2

Законы внешнего фотоэффекта: 1) Фото закон Столетова: При фиксированной частоте падающего света, число фото электрона вырываемых с катода в единицу времени, пропорционально интенсивности света или сила фото тока насыщения пропорциональна энергетической освещенности катода I_н ̴Ф_э 2) Максимальная начальная скорость т.е. E_{k max} фото электрона не зависит от интенсивности света а зависит от его частоты. 3) Для каждого вещества существует красная граница фото эффекта т.е. min частота или max длина волны ниже (выше) фото эффект не возможен(выше λ₀; ниже ν₀). Законы объясняются на основе квантовых предположений о природе света.

По Эйнштейну, каждый квант поглощается только одним электроном. Поэтому число вырванных фотоэлектронов должно быть пропорционально интенсивности света (I закон фотоэффекта). Без инерционность фотоэффекта объясняется тем, что передача энергии при столкновении фотона с электроном происходит почти мгновенно.

Энергия падающего фотона расходуется на совершение электроном работы вы­хода А из металла и на сообщение вылетевшему фотоэлектрону кинетичес­кой энергии mv2max/2. По закону сохранения энергии,

   - Уравнение называется уравнением Эйнштейна для внешнего фотоэффекта.