Авиационно инженерство Административно право Административно право Беларус Алгебра Архитектура Безопасност на живота Въведение в професията „психолог” Въведение в икономиката на културата Висша математика Геология Геоморфология Хидрология и хидрометрия Хидросистеми и хидравлични машини Културология Медицина Психология икономика дескриптивна геометрия Основи на икономически т Oria професионална безопасност Пожарна тактика процеси и структури на мисълта, Професионална психология Психология Психология на управлението на съвременната фундаментални и приложни изследвания в апаратура социалната психология социални и философски проблеми Социология Статистика теоретичните основи на компютъра автоматично управление теория на вероятностите транспорт Закон Turoperator Наказателно право Наказателно-процесуалния управление модерна производствена Физика Физични феномени Философски хладилни инсталации и екология Икономика История на икономиката Основи на икономиката Икономика на предприятията Икономическа история Икономическа теория Икономически анализ Развитие на икономиката на ЕС Спешни ситуации ВКонтакте Однокласници Моят свят Facebook LiveJournal Instagram

Фото ефект. Законите на фотоелектричния ефект. Предположенията на Айнщайн за свойствата на светлината вълнообразни тела.




Феноменът на изхвърляне на електрони от вещество под действието на светлина (електромагнитно излъчване) се нарича външен фотоелектричен ефект .

AGStoletov две години изследва ново явление и установява следните закономерности на външния фотоелектричен ефект:

1. Броят на електрони, изтеглени от металната повърхност в секунда, е правопропорционален на интензитета на светлинния поток Е (количеството на енергията, падаща със светлина за единица време на единица повърхност на катода) и не зависи от честотата на светлината.

2. За всяко вещество има минимална честота n 0, определена за дадено вещество, при която все още е възможен фото ефект. Ако честотата на светлината е по-малка от минималната честота, тогава фотоефектът не се появява (n 0 се нарича „червена граница на фотоефекта“, тъй като за много метали n 0 е в областта на червената светлина).

3. Максималната начална скорост на изтеглените електрони се определя от честотата на светлината и не зависи от интензивността на падащия светлинен поток.

Законът за енергоспестяване ни позволява да напишем проста връзка, която свързва скоростта на фотоелектроните с честотата на абсорбираната светлина:

hv = A + E k ,

където hv е енергията, която фотонът дава на електрона на материята, А е работната функция на електронта на материята, E k = mv 2/2 е кинетичната енергия на освободения електрон. Това уравнение се нарича уравнението на Айнщайн за външния фотоелектричен ефект. Теорията на Айнщайн обяснява всички закони на Столетов.

Първият закон следва от факта, че интензитетът на светлината е пропорционален на броя на фотоните, инцидентни на единица време за единица повърхност, и всеки фотон изважда около един електрон. Следователно увеличаването на броя на фотоните води до увеличаване на броя на емитираните електрони за единица време. В същото време, в експеримент с фотоклетка, мощността на фототока е пропорционална на интензивността на абсорбираната светлина, т.е. броя на фотоните, способни да избиват електрони от веществото.

Също така става ясно, че фотоефектът може да бъде причинен само от фотони, съответстващи на светлина с достатъчно висока честота. Ако h n < A , тогава фотонната енергия не е достатъчна, за да издърпа електрони и те не се излъчват от металната повърхност. Това означава, че фотоефектът ще се прояви само когато h n> A , т.е. има определена минимална честота n 0 = A / h , при която започва това явление (или ограничителната честота на фотоелектричния ефект).

Третият закон на Столетов също следва от формулата на Айнщайн, тъй като може да се види, че максималната начална скорост на електроните зависи само от честотата n и от материала на катода (А). Увеличаването на интензитета на светлината причинява само увеличаване на броя на емитираните електрони за единица време, но не влияе на тяхната енергия.

Експериментите за експериментална проверка на уравнението на Айнщайн са извършени от Milliken на инсталация, подобна на инсталацията на Stoletov. Методът на Millikan се състои в изследване на зависимостта на стойността на забавящия потенциал U s върху честотата на светлината и нейната интензивност. Излъчените електрони с енергия E k = h n - А се придвижват към анода, ако потенциалът е U s , при който e U s > E k , тогава никой от електроните не може да достигне колектора и фототокът изчезва, което прави възможно измерването на U s . Според Айнщайн, U s = ( h n - A ) / e и не зависи от интензитета на светлината. Експериментите потвърдиха всички изводи от теорията на Айнщайн и ни позволиха да намерим стойността на h , която съвпадна със стойността на константата на Планк. Този експеримент потвърди две предположения:


border=0


  1. светлината се състои от частици - кванти;
  2. квантовата енергия е h n.

Фото ефектът се открива от почти всички вещества, дори лед и вода, ако се осветява с ултравиолетова светлина. Устройства, основаващи се на принципа на действие, чието явление на фотоелектричния ефект се нарича фотоклетки. Те се използват в фотометрията за измерване на интензивността на светлината, яркостта, осветяването, в киното за възпроизвеждане на звук, в фототелеграфни и фотофони, в управлението на производствените процеси.

Досега сме разглеждали случая, в който електрон получава енергия само от един фотон. Такива процеси се наричат ​​единичен фотон. С изобретяването на лазери бяха получени недостижими преди това мощности на светлинния лъч. Това позволи да се осъществи многофотонен фотоелектричен ефект, при който електрон, изхвърлен от метал, получава енергия не от един, а от N фотони ( N = 2, 3, 4, 5, 6). Формулата на Айнщайн в случай на фотофонен фотоефект е:



Nhv = A + E k .

Съответно, n 0 = A / hN и червената граница на фотоелектричния ефект се измества към по-къси честоти.

Има и вътрешен фотоелектричен ефект - електронно-индуцирани преходи на електрони във вътрешността на полупроводник или диелектрик от свързани към свободни състояния без емисии навън. В резултат на това се увеличава концентрацията на свободни токови носители вътре в тялото, което води до увеличаване на електрическата проводимост. Въз основа на това явление се изграждат полупроводникови фотоволтаични клетки. Използват се за автоматично управление на електрически вериги (например в турникетите на метрото), в променливотокови вериги, като токови източници в часовници, микрокалкулатори, в слънчеви батерии на изкуствени спътници на Земята, междупланетни и орбитални автоматизирани станции. Фотохимичните процеси, протичащи под действието на светлината в фотографските материали, са свързани с фотоелектричния ефект.

Айнщайн предполага, че самият ветеринарен лекар има корпускуларен характер , че има смисъл да се гледа на светлината не като на поток от вълни, а като поток от частици. Айнщайн, въвеждайки фотони, изобщо не отхвърля вълновата теория на светлината. Това може да се види от самата хипотеза на фотона - енергията на фотона е пропорционална на честотата на светлината . Можем да кажем това: светлината не е нито вълна, нито корпускула в истинския смисъл на тези думи, а нещо, което в опит понякога се появява като вълни (интерференция, дифракция, поляризация), а понякога и като поток от корпускули, фотони (черна радиация, фотоефект и др.). ) .. И двете от тези и други картини - вълни и корпускуларни - трябва да се използват в зависимост от обстоятелствата. За описанието на някои явления гледната точка на вълната на светлината е по-подходяща за описанието на други - фотонната. Към днешна дата е изградена единна последователна теория (квантова теория на полето или квантова електродинамика). Това е извън обхвата на нашия курс и ние няма да го вземем (поради сложността), но нека бъдем доволни от посочената визуална гледна точка.





; Дата на добавяне: 2018-01-08 ; ; Видян: 543 ; Публикуваните материали нарушават ли авторските права? | | Защита на личните данни | РАБОТА НА ПОРЪЧКА


Не намерихте това, което търсите? Използвайте търсенето:

Най-добрите думи: За студент най-важното е да не се издава изпитът, а да се помни за него навреме. 8856 - | 6709 - или прочетете всички ...

2019 @ ailback.ru

Генериране на страницата над: 0.001 сек.