Реферат: Фотоэффект

<u/>-испускание электронов телами под действием света, который был открыт в1887 г. Герценом. В 1888 Гальвакс показал, что при облучении ультрафиолетовымсветом электрически нейтральной металлической пластинки последняя приобретаетположительный заряд. В этом же году Столетев создал первый фотоэлемент иприменил его на практике, потом он установил прямую пропорциональность силы фототокаинтенсивности падающего света. В 1899 Дж. Дж. Томпсон и Ф. Ленард доказали, чтопри фотоэффекте свет выбивает из вещества электроны.

Формулировка 1-го закона фотоэффекта:количество электронов, вырываемых светом споверхности металла за 1с, прямо пропорционально интенсивности света.

Согласно 2-ому закону фотоэффекта, максимальнаякинетическая энергия вырываемых светом электронов линейно возрастёт с частотойсвета и не зависит от его интенсивности.

3-ий закон фотоэффекта: для каждого вещества существует красная границафотоэффекта, т. е. минимальная частота света v(или максимальная длина волны y), при которой ещё возможен фотоэффект, и если v<v, то фотоэффект уже не происходит.

Первый закон объяснён с позиции электромагнитнойтеории света: чем больше интенсивность световой волны, тем большему количествуэлектронов будет передана достаточная для вылета из металла энергия. Другиезаконы фотоэффекта противоречат этой теории.

Теоретическое объяснение этих законов было дано в 1905Эйнштейном. Согласно ему, электромагнитное излучение представляет собой потокотдельных квантов( фотонов) с энергией hv каждый ( h-постояннаяПланка). При фотоэффекте часть падающего электромагнитного излучения отповерхности металла отражается, а часть проникает внутрь поверхностного слояметалла и там поглощается. Поглотив фотон, электрон получает от него энергию и,совершая работу выхода, покидает металл:

Hv=A+mv2 / 2, где

  mv2–максимальная кинетическая энергия,которую может иметь электрон при вылете из металла. Она может быть определена:

mv2/2=eU3 .

U3  — задерживающее напряжение.

 В теории Эйнштейна законы фотоэффекта объясняютсяследующим образом:

1.  1.   Интенсивностьсвета пропорциональна числу фотонов в световом пучке и поэтому определяет числоэлектронов, вырванных из металла.

2.  2.   Второйзакон следует из уравнения: mv2 /2=hv-A.

3.  3.   Из этогоже уравнения следует, что фотоэффект возможен лишь в том случае, когда энергияпоглощённого фотона превышает работу выхода электрона из металла. Т. е. частотасвета при этом должна превышать некоторое определённое для каждого веществазначение, равное A>h. Эта минимальная частота определяет красную границуфотоэффекта:

vo=A/h  yo=c/vo=ch/A.

4.  4.   При меньшейчастоте света энергии фотона не хватает для совершения электроном работывыхода, и поэтому фотоэффект отсутствует.

Квантовая теория Эйнштейна позволила объяснить и ещёодну закономерность, установленную Столетевым. В 1888 Столетов заметил, чтофототок появляется почти одновременно с освещением катода фотоэлемента. Поклассической волновой теории электрону в поле световой электромагнитной волнытребуется время для накопления необходимой для вылета энергии, и поэтомуфотоэффект должен протекать с запаздыванием по крайне мере на на несколькосекунд. По квантовой теории же, когда фотон поглощается электроном, то всяэнергия фотона переходит к электрону и никакого времени для накопления энергиине требуется.

Сизобретением лазеров появилась возможность экспериментировать с оченьинтенсивными пучками света. Применяя сверхкороткие импульсы лазерногоизлучения, удалось наблюдать многофотонные процессы, когда электрон, прежде чемпокинуть катод, претерпевал столкновение не с одним, а с несколькими фотонами.В этом случае уравнение фотоэффекта записывается: Nhv=A+mv2 /2, чему соответствует краснаяграница.

 Фотоэффектшироко используется в технике. На явлении фотоэффекта основано действиефотоэлементов. Комбинация фотоэлемента с реле позволяет конструироватьмножество ”видящих” автоматов, которые вовремя включают и выключают маяки,уличное освещение, автоматически открывают двери, сортируют детали,останавливают мощный пресс, когда рука человека оказывается в опасной зоне. С помощью фотоэлементов осуществляетсявоспроизведение звука, записанного на киноплёнке.

еще рефераты
Еще работы по физике