Вопрос 27!

Фотоэффект. Законы фотоэффекта.

Фотоэффект – вырывание электронов из вещества, под действием света.

В 1887 году немецкий учёный Г.Герц открыл фотоэффект.

В 1888 году русский учёный А.Г.Столетов изучил явление фотоэффекта.

Виды фотоэффекта:

1. Внешний – при котором электроны вылетают за пределы металла.

2. Внутренний – при котором электроны, вырванные из атомов остаются внутри вещества (у полупроводников).

Электроны, вылетевшие с поверхности металла при внешнем фотоэффекте, называют фотоэлектронами, а созданный ими ток называют фототоком.

Законы фотоэффекта:

1. Количество электронов, вырванных светом с поверхности металла (или фототок насыщения) прямо пропорционально интенсивности света.

Интенсивность световой волны – энергия светового излучения, проходящая в единицу времени сквозь единицу площади поверхности, расположенной перпендикулярно направлению распространения волны.

2. Кинетическая энергия фотоэлектронов прямо пропорциональна частоте света и зависит от свойств металла. Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности.

mV^2 / 2 = Uз.

Uз – задерживающее напряжение, при котором сила фототока равна 0.

При U меньшем либо равным Uз, I = 0.

3. Для каждого вещества существует минимальная частота света, называемая красной границей фотоэффекта, ниже которой фотоэффект не возможен. v < v min или лямбда > лямбды max, то фотоэффект невозможен.

Вопрос 28!

Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Применение фотоэффекта.

В 1905 году Эйнштейн создал теорию фотоэффекта: свет имеет прерывистую структуру и поглощается отдельными порциями.

hv = A + mV^2 / 2 – уравнение Эйнштейна.

Кинетическую энергию фотоэлектрона можно найти, применив закон сохранения энергии. Энергия порции света идёт на совершении работы выхода, т.е. работы, которую можно совершить для извлечения электрона из металла, и на сообщение электрону кинетической энергии.

Интенсивность света, по Эйнштейну, пропорциональна числу квантов (порций) энергии в световом пучке и поэтому определяет число электронов, вырванных из металла. Скорость определяется частотой света и работой выхода, зависящей от рода металла и состояния его поверхности. От интенсивности света она не зависит.

Для каждого вещества фотоэффект наблюдается лишь в том случае, если частота света больше минимального значения. Ведь чтобы вырвать электрон из металла даже без сообщения ему кинетической энергии, нужно совершить работу выхода. hv > A.

Предельную частоту v min называют красной границей фотоэффекта. v min = A / h.Работа выхода зависит от рода вещества. Поэтому и предельная частота v min фотоэффекта (красная граница) для разных веществ различна.

Лямбда max = c / v min.

Фотон лишён массы, т.е. он не существует в состоянии покоя, и при рождении сразу имеет скорость. Масса, определяемая формулой m = hv / c^2, - это масса движущегося фотона. Поэтому импульс можно найти: p = mc = hv / c = h / лямбду. Направлен импульс фотона по световому лучу.

С помощью фотоэффекта “заговорило” кино и стала возможной передача движущихся изображений (телевидение). Применение фотоэлектронных приборов позволило создать станки, которые без всякого участия человека изготовляют детали по заданным чертежам. Основанные на фотоэффекте приборы контролируют размеры изделий лучше любого человека, вовремя включают и выключают маяки и уличное освещение. Широко применяются вакуумные и полупроводниковые фотоэлементы. Полупроводниковые создают фото - ЭДС. Фотоэлементы – устройства, в которых энергия света управляет энергией электрического тока или преобразуется в неё.

Виды фотоэлемента:

1. Вакуумные – основанные на внешнем фотоэффекте.

2. Полупроводниковые – основанные на внутреннем фотоэффекте.

a) Фотосопротивление.

b) Вентильный – преобразующий световую энергию в электрическую (солнечная батарея).