![](/user_photo/_userpic.png)
Билеты Соболевский / 57. Внешний фотоэффект
.docx57. Внешний фотоэффект
Внешний фотоэффект (фотоэмиссия электронов) – это процесс испускания электронов телом (твердым/жидким) под действием электромагнитного излучения. Открыт Герцем в 1887г.
В 1888-1889гг Столетов подверг его систематическому исследованию, он показал, что испускаемые под действием света заряды имеют отрицательный знак. Кроме того, он обнаружил, что сила фототока возрастает с увеличением освещенности пластины.
Свет,
проникающий через кварцевое
окошко
Кв,
освещает
катод
К,
изготовленный из исследуемого материала.
Электроны, испущенные вследствие
фотоэффекта, перемещаются под действием
электрического поля к аноду
А.
В результате течет фототок, измеряемый
гальванометром
G.
Напряжение между А
и К
измеряют с помощью потенциометра
П.
Получаем
вольт-амперную характеристику – кривую
зависимости фототока I
от напряжения между электродами U,
которая снимается при неизменном
световом
потоке Ф.
Из этой кривой видно, что при некотором не очень большом напряжении фототок достигает насыщения – все электроны, испущенные катодом, попадают на анод.
Следовательно,
сила
тока насыщения
определяется количеством электронов,
испускаемых катодом в единицу времени
под действием света.
Пологий вид кривой указывает на то, что электроны вылетают с различными скоростями. Электроны отвечающие силе тока при U=0, обладают скоростями (энергией), достаточной для преодоления расстояния до анода «самостоятельно», без помощи ускоряющего поля.
А
для обращения силы тока в ноль I=0,
нужно приложить задерживающее напряжение
,
при котором ни одному электрону не
удается преодолеть расстояние до анода,
даже обладающим
.
Тогда можно записать:
,
где
m
– масса e.
Измерив
,
можно
определить максимальное значение
скорости фотоэлектронов
.
Законы фотоэффекта:
1). Фототок насыщения прямо пропорционален падающему световому потоку.
2). Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно растет с частотой света и не зависит от его интенсивности.
3). Для каждого вещества существует максимальная длина волны, при которой фотоэффект ещё наблюдается. При бОльших нет.
Максимальная
скорость фотоэлектронов зависит только
от частоты света – при её увеличении
скорость возрастает. Всё это, опять же,
легко объясняется, если предположить,
что свет испускается порциями – квантами
.
1905г
Эйнштейн.
По его мысли, энергия, полученная
электроном в виде кванта
,
усваивается им целиком. 1)
Её часть, равная работе
выхода
A,
затрачивается на «выход» электрона из
тела. 2)
Если электрон вырывается не с поверхности,
а из некоторой глубины вещества, ещё
часть энергии E’
теряется вследствие случайных
столкновений. 3)
Остаток энергии образует кинетическую
энергию
,
которая будет максимальна, если E’=0.
– Уравнение
Эйнштейна для фотоэффекта
Эйнштейн выдвинул гипотезу о том, что свет распространяется в виде дискретных частиц, названных впоследствии фотонами. Наиболее точным подтверждением тому впоследствии стал опыт Боте.
Красная
граница фотоэффекта
Работа выхода зависит от свойств материала.