54. Энергия и импульс фотонов.

Фотон— элементарная частица, квант электромагнитного излучения (в узком смысле — света). Это безмассовая частица, способная существовать только двигаясь со скоростью света. Электрический заряд фотона также равен нулю. Фотон может находиться только в двух спиновых состояниях с проекцией спина на направление движения (спиральностью) ±1. Этому свойству в классической электродинамике соответствует круговая правая и левая поляризация электромагнитной волны. Фотону как квантовой частице свойственен корпускулярно-волновой дуализм, он проявляет одновременно свойства частицы и волны. Фотоны обозначаются буквой, поэтому их часто называют гамма-квантами (особенно фотоны высоких энергий); эти термины практически синонимичны. С точки зрения Стандартной модели фотон является калибровочным бозоном. Виртуальные фотоны являются переносчиками электромагнитного взаимодействия, таким образом обеспечивая взаимодействие, например, между двумя электрическими зарядами. Фотон — самая распространённая по численности частица во Вселенной. На один нуклон приходится не менее 20 миллиардов фотонов.

55. Внешний фотоэлектрический эффект. Опыты а.Г. Столетова. Законы внешнего фотоэффекта.

Внешний фотоэлектрический эффект, открытый в 1887 г. Герцем, был в том же году тщательно исследован А. Г. Столетовым, в работах которого были установлены важнейшие закономерности нового явления.  Внешний фотоэлектрический эффект- способность металлов эмитировать электроны под действием светового потока, падающего на них. Светочувствительные поверхности в передающих телевизионных трубках называются фотокатодами. Явления внешнего фотоэлектрического эффекта и вторичной электронной эмиссии составляют основу фотоэлектроники. В основе внешнего фотоэлектрического эффекта лежит эмиссия фотоэлектронов под действием падающего излучения. Способность металлов испускать электроны под действием света называется внешним фотоэлектрическим эффектом. При освещении веществ, являющихся изоляторами и полупроводниками, электроны не могут покинуть поверхность вещества, но они получают энергию, достаточную для отрыва от атомов и передвижения внутри вещества. Возрастание проводимости изоляторов и проводников при освещении их светом называется внутренним фотоэлектрическим эффектом. 

Опыт Герца и Столетова Фототок-это движение вырванных светом из катода электронов . Если нет света, то нет тока в цепи. Если свет есть и ток, который назвали фототок. Столетов исследовал зависимость фототока от напряжения и установил, что фототока насыщения это максимальное число вырванных поверхностей электрода под действием света. Фототок насыщения прямо пропорционален интенсивности излучения Красная граница фотоэффекта. Для каждого материала фотоэффект начинается с определенного порядкового номера частотой или длины волны падающего света, что называется красной границей фотоэффекта. Наименьшая частота падающего излучения, при которой наблюдается фотоэффект.

А.Г. Столетов установил три закона фотоэффекта, не утратившие своего значения и в настоящее время.

     I.      При фиксированной частоте падающего света число фотоэлектронов, вырываемых из катода в единицу времени, пропорционально интенсивности света(сила тока насыщения пропорциональна энергетической освещенности E_e катода).

    II.   Максимальная начальная скорость (максимальная начальная кинетическая энергия) фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего света, а определяется только его частотой ν.

     III. Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т.е. минимальная частота света (зависящая от химической природы вещества и состояния его поверхности), ниже которой фотоэффект невозможен.