Зміст

1.Введення……………………………………………………2

2.Основна частина……………………………………........3-14

2.1. Історія відкриття фотоефекту…………………………………......3

2.2. Закони Столєтова…………………………………………………..4

2.3.Рівняння Ейнштейна………………………………………………..6

2.4.Внутрішній фотоефект…………………………………………….12

3.Висновок………………………………………………....15-17

4.Список використаної літератури…………………………18

1.Введення

Численні оптичні явища несуперечливо пояснювали, виходячи з уявлень про хвильову природу світла. Проте в кінці XIX – на початку XX ст. були відкриті та вивчені такі явища, як фотоефект, рентгенівське випромінювання, ефект Комптона, випромінювання атомів і молекул, теплове випромінювання та інші, пояснення яких з хвильової точки зору виявилося неможливим. Пояснення нових експериментальних фактів було отримано на основі корпускулярних уявлень про природу світла. Виникла парадоксальна ситуація, пов'язана із застосуванням зовсім протилежних фізичних моделей хвилі і частинки для пояснення оптичних явищ. В одних явищах світло виявляв хвильові властивості, в інших - корпускулярні.

Серед різноманітних явищ, в яких проявляється вплив світла на речовину, важливе місце займає фотоелектричний ефект, тобто випускання електронів речовиною під дією світла. Аналіз цього явища привів до уявлення про світлові кванти і зіграв надзвичайно важливу роль у розвитку сучасних теоретичних уявлень. Разом з тим фотоелектричний ефект використовується в фотоелементах отримали виключно широке застосування в найрізноманітніших областях науки і техніки та обіцяють ще більш багаті перспективи.

2.Основна частина

2.1. Історія відкриття фотоефекту

Відкриття фотоефекту слід віднести до 1887 р., коли Герц виявив, що висвітлення ультрафіолетовим світлом електродів іскрового проміжку, що знаходиться під напругою, полегшує проскакування іскри між ними.

Явище, виявлене Герцем, можна спостерігати на наступному легко здійсненно досвіді (рис. 1).

Величина іскрового проміжку F підбирається таким чином, що в схемі, що складається з трансформатора Т і конденсатора С, іскра проскакує насилу (один - два рази на хвилину). Якщо освітити електроди F, зроблені з чистого цинку, світлом ртутної лампи Hg, то розряд конденсатора значно полегшується: іскра починає проскакувати Рис. 1. Схема досвіду Герца.

Фотоефект був пояснений в 1905 році Альбертом Ейнштейном (за що в 1921 році він отримав Нобелівську премію) на основі гіпотези Макса Планка про квантову природу світла. У роботі Ейнштейна містилася важлива нова гіпотеза - якщо Планк припустив, що світло випромінюється тільки квантованими порціями, то Ейнштейн вже вважав, що світло й існує тільки у вигляді квантових порцій. З уявлення про світло як про частки (фотонах) негайно йде формула Ейнштейна для фотоефекту:

,

де - кінетична енергія вилітає електрона, - робота виходу для даної речовини, - частота падаючого світла, - постійна Планка, яка виявилася рівно тією ж, що і у формулі Планка для випромінювання абсолютно чорного тіла.

З цієї формули випливає існування червоної межі фотоефекту. Таким чином, дослідження фотоефекту були одними з найперших квантово - механічних досліджень.

2.2. Закони Столєтова

Вперше (1888-1890), докладно аналізуючи явище фотоефекту, російський фізик А.Г. Столєтов отримав принципово важливі результати. На відміну від попередніх дослідників він брав малу різницю потенціалів між електродами. Схема досвіду Столєтова представлена ​​на рис. 2.

Два електрода (один у вигляді сітки, інший - плоский), що знаходяться у вакуумі, приєднані до батареї. Включений в ланцюг амперметр служить для вимірювання виникає сили струму. Опромінюючи катод світлом різних довжин хвиль, Столєтов дійшов висновку, що найбільш ефективне дію роблять ультрафіолетові промені. Крім того, було встановлено, що сила струму, що виникає під дією світла, прямо пропорційна його інтенсивності.

У 1898 р. Ленард і Томсон методом відхилення зарядів в електричному і магнітному полях визначили питомий заряд заряджених частинок, що вириваються Рис. 2. Схема досвіду Столєтова світлом з катода, і отримали вираз

СГСЕ од. з / г, що збігається з відомим питомим зарядом електрона. Звідси випливало, що під дією світла відбувається виривання електронів з речовини катода.

Шляхом узагальнення отриманих результатів були встановлені наступні закономірності фотоефекту:

1. При незмінному спектральному складі світла сила фотоструму насичення прямо пропорційна падаючому на катод світлового потоку.

2. Початкова кінетична енергія вирваних світлом електронів лінійно зростає з ростом частоти світла і не залежить від його інтенсивності.

3. Фотоефект не виникає, якщо частота світла менше деякої характерної для кожного металу величини, званою червоним кордоном.

Першу закономірність фотоефекту, а також виникнення самого фотоефекту легко пояснити, виходячи з законів класичної фізики. Дійсно, світлове поле, впливаючи на електрони всередині металу, збуджує їх коливання. Амплітуда вимушених коливань може досягти такого значення, при якому електрони залишають метал; тоді й спостерігається фотоефект.

З огляду на те, що згідно з класичною теорією інтенсивність світла прямо пропорційна квадрату електричного вектора, число вирваних електронів зростає зі збільшенням інтенсивності світла.

Друга і третя закономірності фотоефекту законами класичної фізики не пояснюються.

Вивчаючи залежність фотоструму (рис. 3), що виникає при опроміненні металу потоком монохроматичного світла, від різниці потенціалів між електродами (така залежність зазвичай називається вольт - амперної характеристикою фотоструму), встановили, що: 1) фотострум виникає не тільки при , а й при ; 2) фотострум відмінний від нуля до строго певного для даного металу від'ємного значення різниці потенціалів , так званого задерживающего потенціалу; 3) величина замикаючого (затримує) потенціалу не залежить від інтенсивності падаючого світла, 4) фотострум зростає зі зменшенням абсолютного значення задерживающего потенціалу; 5) величина фотоструму зростає з ростом і з якогось певного значення фотоструму (так званий струм насичення) стає постійним; 6) величина струму насичення зростає зі збільшенням інтенсивності падаючого світла; 7) величина задерживающего Рис. 3. Характеристика потенціалу залежить від частоти падаючого світла; фотоструму.8) швидкість вирваних під дією світла електронів не залежить від інтенсивності світла, а залежить тільки від його частоти. [2]