Фотоэлектрический эффект – испускание электронов веществом под действием электромагнитного излучения.

ОК - 19 Квантовая оптика.

Инфракрасное излучение 1800 г В. Гершель (англ) λ [0, 74 * 10 -6 м – 2 * 10 -3 м]

Излучение – способность тел испускать электромагнитные волны.

Рентгеновское излучение 1895 г В. Рентген (нем). λ [1* 10 - 8м – 1 * 10 - 15 м]

Ультрафиолетовое излучение 1801 г. И.В. Риттер (нем), У. Волластон (нагл). λ [400 * 10 -9м – 10 * 10 -9 м]

 

 

 

 

 

Инфракрасное излучение (тепловое излучение) – это электромагнитное излучение, испускаемое нагретыми телами за счёт своей внутренней энергии. Особенности: Применение: Несёт большую энергию; ● для устройства парников в с/х; Вызывает нагрев тел; ● для сушки материалов; Зависит от температуры тела; ● в приборах ночного видения; Поглощается веществом; ● в инфракрасных лазерах для наземной Является равновесным (для изолированной системы) и космической связи. Характеристики: Поток излучения –отношение энергии излучения к промежутку времени, за которое произошло излучение. Фe = W / t[Ф] =[Вт] Энергетическая светимость –отношение потока излучения, испускаемого телом, к площади поверхности излучателя. Re = Фe / S[Re] = [Вт/м2] Спектральная плотность энергетической светимости– отношение энергетической светимости соответствующей узкому участку спектра к ширине этого участка. r λ = Δ Re / Δλ[rλ] = [Вт/м3] Коэффициент поглощения– отношение потока излучения поглощённого данным телом к потоку излучения, падающего на это тело. α = Фeﺍ/ Фe Закон Кирхгофа: тело поглощает электромагнитные волны преимущественно в том же интервале, в котором само их испускает. r λ1 / α1 = r λ2 / α2 = f (T, λ)   Абсолютно чёрное тело – это тело, поглощающее всю энергию падающего на него излучения любой частоты, при любой температуре. Спектр излучения чёрного тела является сплошным, т.е. в спектре представлен непрерывный ряд длин волн. Закон Стефана Больцмана: энергетическая светимость чёрного тела пропорциональна четвёртой степени температуры. Re = σ Т4σ = 5,67 * 10 – 8 Вт / м2 К4 Закон смещения Вина: распределение энергии в спектре излучения чёрного тела зависит от длины волны. λ max = Сﺍ / ТСﺍ = 2,898 * 10 – 3 м К

T   У.Ф λ max И.К λ

Ультрафиолетовое излучение – это электромагнитное излучение испускаемое нагретыми до температуры порядка 3000 К телами. Особенности: Источники: При взаимодействии с веществом ●Высокотемпературная плазма; вызывает ионизацию атомов и ● Солнце, звёзды, туманности; явление фотоэффекта; Поглощается атмосферой и обычным ● Газоразрядные лампы с кварцевым стеклом; окном; Обладает сильным биологическим ● Ультрафиолетовые лазеры. и химическим действием; Вызывает свечение веществ. Применение ультрафиолетового излучения: -изучение спектров испускания, поглощения и отражения позволяет определить электронную структуру атомов, молекул, ионов, твёрдых тел. - ультрафиолетовые спектры Солнца, звёзд, туманностей несут информацию о физических процессах, происходящих в горячих областях этих объектов. - фотоэлектронная спектроскопия; - фотография; - создание люминесцентных ламп, люминофоров (светящихся красок) - в криминалистике; - дефектоскопии и для обнаружения вредных примесей в атмосфере.   Люминесценция – это неравновесное излучение, избыточное над тепловым и имеющее длительность, при данной температуре, большую периода световых колебаний (≈ 10 -15 с). 1924 г. С.И. Вавилов, 1934 г. П.А. Черенков. В зависимости от способов возбуждения различают: Фотолюминесценцию(под действием света); Рентгенолюминесценцию(под действием рентгеновского излучения); Катодолюминесценцию(под действием электронов); Электролюминесценцию(под действием электрического поля); Радиолюминесценцию(при возбуждении ядерным излучением); Триболюминесценция(при растирании и раскалывании некоторых кристаллов (сахар)); Хемилюминесценция(при химических превращениях). По длительности свечения различают: Флуоресценцию – кратковременное свечение (t = 10 – 8 c), прекращающееся после облучения. Фосфоресценция – свечение, продолжающееся заметный промежуток времени после прекращения возбуждения.

 

 

 

Рентгеновское излучение – электромагнитное ионизирующее излучение. Особенности: Источники: Возникает при бомбардировке ускоренно ● Рентгеновские трубки; движущимися заряженными частицами электродов; ● Радиоактивные изотопы; Испускается радиоактивными изотопами; ● Солнце, звёзды, Обладает хорошей проникающей способностью; галактики; Вызывает люминесценцию; ● Синхротроны и Оказывает биологическое и химическое накопители электронов. действие на вещество. Применение: 50 – 200 кВ электроны - медицина; - рентгеноструктурный анализ вещества; - дефектоскопия; - микроскопия. Анод Катод 12 В   Рентгеновское излучение Рентгеновский спектр представляет собой наложение сплошного спектра, ограниченного со стороны коротких длин волн границей λmin и линейчатого спектра. Сплошной спектр – тормозной спектр (зависит от энергии бомбардирующих частиц и не зависит от материала анода). Линейчатый спектр – характеристический спектр возникает при очень большой энергии бомбардирующих частиц(определяется материалом анода).

Квантовая теория излучения 1900 г. М Планк. · Энергия испускается телом не непрерывно, а отдельными дискретными порциями (квантами), энергия которых пропорциональна частоте колебаний. Е = h ν h = 6,62 * 10 – 34 Дж с = 4,45 * 10 -15 эВ с h – постоянная Планка. · Энергия атома может изменяться лишь определёнными порциями – квантами, кратными некоторой энергии, т.е. принимать значения Е, 2Е, 3Е … · Энергия поглощается квантами.

Фотон – это элементарная частица, являющаяся квантом электромагнитного излучения. Свойства фотона: Фотон -электрически нейтральная частица q = 0; Энергия фотона Е = h ν; Скорость фотона постоянна во всех системах и равна скорости света в вакууме c = 3 * 10 8 м/с; Масса покоя фотона равна нулю m 0 = 0; При движении фотон обладает массой m = = = Фотон обладает импульсом p = mc; p = = .

Классическая теория излучения Тело излучает непрерывно; Спектр излучения – сплошной; Энергетическая светимость увеличивается пропорционально Т 4; Распределение энергии в спектре зависит от длины волны. Хорошо согласовывается с практикой в инфракрасной и видимой частях спектра, но не могла объяснить результатов в ультрафиолетовой (при достижении λmax плотность излучения уменьшается) Ультрафиолетовая катастрофа.

 

 

 

Фотоэлектрический эффект – испускание электронов веществом под действием электромагнитного излучения.

Внешний - если электроны, выбитые светом, вылетают за пределы вещества. (металлы) У.Ф. У.Ф. Zn Zn   e стекло     пластина пластина ражряжается не ражряжается. У.Ф. I Ф2 ZnФ1 Ф2 > Ф1 Фотоэффекта не наблюдается 0 U U задерж 1890г А. Г.Столетов (законы фотоэффекта) Сила тока насыщения возникающего при освещении монохроматическим светом пропорциональна световому потоку, падающему на катод. I н = k Фе k - фоточувствительность пластины. [k] = [мкА / лм] Скорость фотоэлектронов увеличивается с ростом частоты (уменьшением длины волны) падающего света и не зависит от интенсивности светового потока. Независимо от интенсивности светового потока фотоэффект начинается только при определённой для данного металла минимальной частоте света, называемой красной границей фотоэффекта.

+ +

_ __

___ -

Внутренний – если электроны, оторванные от своих атомов и молекул, остаются внутри вещества, становясь свободными. (полупроводники и некоторые диэлектрики) Е фотоэффект возникает если Зона проводимости Е γ ≥ ΔЕ ● ● Применение: 1.фотосопротивления; Запретная зона2. вентильные фотоэлементы.   Валентная зона

Фотоэлектрический эффект

1887 г. Г. Герц.

 

 

 

 

 

 

Объяснение законов фотоэффекта было дано Эйнштейном. h ν = A вых + E к(уравнение Эйнштейна)   ν min = (красная граница фотоэффекта)   Электрон может получить энергию не от одного фотона, а от нескольких (многофотоновый фотоэффект). N h ν = Aвых + Eк

Схема установки Столетова:   V mA   R

Химическое действие света – явление, при котором под действием света в веществе происходят химические превращения (фотохимические реакции).

Молекулы разлагаются на составные части. · Фотография (разложение бромистого серебра) · Фотохимическое окисление красок(выцветание) · Фотохимическое разложение углекислоты в растениях.

Образуются сложные молекулы. · Образование хлористого водорода (взрыв)

1901 г. П.Н. Лебедев. Свет производит давление на поверхность тела. Падающий свет   В микромире давление света проявляется в световой отдаче, которую испытывает возбуждённый атом при излучении им света. Огромную роль играет световое давление в развитии звёзд. Световое давление уравновешивает гравитационное сжатие звезды.

Согласно электромагнитной теории света, давление света объясняется возникновением механических сил, действует на электроны освещённого тела со стороны электрической и магнитной компоненты электромагнитного поля. р = Квантовая теория объясняет давление света как результат передачи фотонами своего импульса атомам и молекулам вещества.

 

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: