Вольт-амперная характеристика (вах) внешнего фотоэффекта
К-катод, А-анод.
Перемещая движок реостата (R) можно изменять напряжение между катодом и анодом, измеряемое вольтметром. Силу тока через трубку измеряют миллиамперметром. Через окно на катод посылают монохроматич. излучение. Катод изготовлен из исследуемого материала.
I = f (U) ВАХ (Ee=const, =const !)
Рассм. область U>0. Эта обл. снимается когда на аноде “+”, на катоде “-”. При этом если нет эл. напряжения (U=0) прибор фиксирует ток I0. I0 объясняется наличием быстрых вырванных фотоэлектронов, долетевших до анода. При включ. напряжения сила тока увелич., что объясняется увеличением кол-ва эл-нов, попавших на анод под действием эл. поля. В обл. U>0 наблюдается насыщение тока. Iн соответствует случаю, когда все вырванные эл-ны попадают на анод.
Рассм. обл. при U<0. Она соответствует изменению знаков на электродах: анод “-”, катод “+”. При увелич. напряжения всё большее число эл-нов возвращается к катоду эл. полем. При напряжении Uз (задерживающее напр.) ни один из эл-нов на анод не попадает (фотоэффект при этом не прекращается!).
Найдём величину
U3.
Самый быстрый электрон не должен попасть
на анод:
.
Закономерности Столетова.
1) Частицы, испускаемые металлами, всегда отрицательно заряжены. Впоследствии доказали что это электрон.
2) Сила фототока насыщения возрастает при увеличении облучённости поверхности катода (Ee).
3) Чаще всего большинство металлов давали ф-э при облучении у/ф лучами.
Квантовое объяснение Фотоэффекта.
Ф-э находит полное объяснение согл. квантовому предст. света. Квант. теорию ф-э предложил Эйнштейн. Он рассм. однофотонный ф-э. Однофот. ф-э закл. в следующем: каждый фотон падающего излучения взаимодействует с одним эл-ном в металле. Электрон при взаимод. полностью получает всю энергию фотона. При этом часть энергии расходуется эл-ном на совершение выхода из металла на пов-ть. При этом он совершает работу выхода, а работа выхода явл. конкретной хар-кой металла. Она зависит от природы металла, не зависит от длины волны излучения, но сильно зависит от чистоты пов-ти металла. Остальную часть энергии эл-н, вырванный из металла, т.е. фотоэлектрон, превр. в кинетич. энергию. Распред. энергии между атомом и эл-ном происх. согласно закону сохранения энергии: hA+Tmax
Законы внешнего фотоэффекта.
Экспериментально установили 4 закона:
1) При фиксированной частоте э/м излучения сила фототока насыщения прямопропорц. облучённости образца (интенсивности э/м излучения).
2) Макс. кинетич. энергия (начальная) фотоэл-нов прямопропорц. частоте падающего э/м излучения.
3) Закон о “красной границе”: для каждого металла сущ. миним. значение частоты падающего э/м излучения при которой ф-э невозможен. Эту граничную частоту наз. “красной границей ф-э”. Кр. граница зависит от природы облучаемого вещ-ва. Из ур-ния (1) можно получ. ф-лу для нахожд. красн. границы. Из (1) видно, что если Tmax=0, h0=A; 0=A/h. Граничная частота позв. установить те длины волн, для которых возможен ф-э.
4)Фотоэффект безинерционен.