 |
Уравнение Энштейна и его применение
|
|
|
|
ЯГМА
Медицинская физика
Лечебный факультет
Курс
Семестр
Лекция № 9
«Фотоэффект»
Составил: Бабенко Н.И..
Г.
Фотоэффект. Законы внешнего фотоэффекта.
Фотоэффект – группа явлений, связанных с испусканием электронов возбужденными атомами вещества за счет энергии поглощенных фотонов. Открыт немецким ученым Герцем в 1887 году. Экспериментально изучен русским ученым А.Г. Столетовым (1888 – 1890г.г.).Теоретически объяснен А. Эйнштейном (1905 г.).
Виды фотоэффекта.
1. Внутренний фотоэффект:
а. Изменение проводимости среды под действием света, фоторезистивный эффект, характерен для полупроводников.
б. Изменение диэлектрической проницаемости среды под действием света, фотодиэлектрический эффект, характерен для диэлектриков.
в. Возникновение фото ЭДС, фотогальванический эффект, характерен для неоднородных полупроводников p и n -типа.
1. Внешний фотоэффект:
Это явление выхода (эмиссии) электронов из вещества в вакуум за счет энергии поглощенных фотонов.
Фотоэлектроны – это электроны вырванные из атомов вещества за счет фотоэффекта.
Фототок – это электрический ток, образованный упорядоченным движением фотоэлектронов во внешнем электрическом поле.
Свет (Ф) «К» и «А» - электроды,
помещенные в вакуум
«V» - фиксирует напряжение
между электродами
«G» - фиксирует фототок
К(-) А (+) «П» - потенциометр для
изменения напряжения
«Ф» - световой поток
П
- +
Рис. 1. Установка для изучения законов внешнего фотоэффекта.
I Закон внешнего фотоэффекта (закон Столетова).
 |
Сила фототока насыщения (т. е. количество электронов, испускаемых с катода в единицу времени) пропорциональна световому потоку, падающему на металл (Рис. 2).
|
|
|
где k – коэффициент пропорциональности, или чувствительности металла к фотоэффекту
Рис. 2. Зависимость фототоков насыщения (I1, I2, I3 ) от интенсивности световых потоков: Ф1 > Ф2 > Ф3. Частота падающих световых потоков постоянна.
II закон фотоэффекта (закон Эйнштейна - Ленарда ).
Если поменять местами полюса батареи источника ((К(+), А(-)), то между катодом (К) и анодом (А) возникает электрическое поле, которое тормозит движение электронов. При некотором запирающем значении обратного напряжения Uз фототок равен 0 (Рис. 3).
Рис. 3. Зависимость фототоков насыщения для разных частот падающего света при постоянной интенсивности падающего света.
В этом случае электроны вылетающие с катода, даже с максимальной скоростью Vmax, не смогут пройти через запирающее поле.
 |
Измерив значение запирающего напряжения Uз, можно определить максимальную кинетическую энергию Ek max выбиваемых излучением электронов. При изменении интенсивности светового потока Ф, максимальная кинетическая энергия Ek max не изменяется, но если увеличить частоту электромагнитного излучения (сменить видимый свет на ультрафиолетовый), то максимальная кинетическая энергия Ek max фотоэлектронов увеличится.
 |
Начальная кинетическая энергия фотоэлектрона пропорциональна частоте падающего излучения и не зависит от его интенсивности.
|
Ek max ~ hv
где h постоянная Планка, v частота падающего света.
III закон внешнего фотоэффекта (Закон красной границы).
Если последовательно облучать катод различными монохроматическими излучениями, можно обнаружить, что с увеличением длины волны λ, энергия фотоэлектронов уменьшается и при некотором значении длины волны λ, внешний фотоэффект прекращается.
Наибольшее значение длины волны λ (или наименьшее значение частоты v) при которой внешний фотоэффект еще имеет место, называется красной границей фотоэффекта для данного вещества.
|
|
|
Для серебра λкр = 260нм
Для цезия λкр =>620 нм
Уравнение Энштейна и его применение
|
|
|
