скачать doc
Фотоэффект
Фотоэффект – вырывание электронов из вещества
п
од действием света.Количественные закономерности фотоэффекта
(1888—1889) были установлены А. Г. Столетовым.
Он использовал вакуумный стеклянный баллон
с двумя электродами.
Законы фотоэффекта
Первый закон фотоэффекта.
Ф
ототок насыщенияпропорционален
световому потоку,
падающему на металл.
Следовательно, число электронов, выбиваемых за 1 с из вещества, пропорционально интенсивности света, падающего на это вещество.
Второй закон фотоэффекта.
Кинетическая энергия фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего света, а линейно возрастает с частотой света.
З
адерживающее напряжение Uз — напряжение, при котором фототок прекратится. mυ2/2 = Uз·e,
где е — заряд; m — масса электрона;
υ — скорость электрона; Uз — задерживающее напряжение.
Если частоту лучей, которыми облучают электрод, увеличить, то Uз2>Uз1, поэтому Ек2>Ек1. Следовательно, ν2> ν1.
Третий закон фотоэффекта. Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота vmin, при которой еще возможен фотоэффект.
При ν < νmin ни при какой интенсивности волны падающего света на фотокатод фотоэффект не произойдет.
Работа выхода Авых - энергия, необходимая для извлечения электрона из металла.
Авых = h νmin
Фотоэффект практически безынерционен (t =10-9с).
Теория фотоэффекта
А. Эйнштейн, развив идею М. Планка (1905), показал, что законы фотоэффекта могут быть объяснены при помощи квантовой теории.
Явление фотоэффекта экспериментально доказывает: свет имеет прерывистую структуру.
Излученная порция Е = hν сохраняет свою индивидуальность и поглощается веществом только целиком.
Формула Эйнштейна для фотоэффекта: Еф = Aвых + Ек;
Еф = hv;
v=c/λ Еф = h c/λ
h=6,626·10-34 Дж·с;
hс=1,9878·10-25 Дж·м =1,242·10-6 эВ·м
Aвых = hvкр
Ек= mυ2/2; Ек= Uз·e
Применение фотоэффекта
С
помощью фотоэффекта «заговорило» кино и стала возможной передача движущихся изображений (телевидение). Применение фотоэлектронных приборов позволило создать станки, которые без всякого участия человека изготовляют детали по заданным чертежам. Основанные на фотоэффекте приборы контролируют размеры изделий лучше любого человека, вовремя включают и выключают маяки и уличное освещение и т. п.Внешний фотоэффект – вырывание электронов с поверхности металла
Вакуумные фотоэлементы.
1 – катод. Это стеклянная колба, часть внутренней поверхности которой покрыта тонким слоем металла с малой работой выхода. Через прозрачное окошко свет проникает внутрь колбы.
2 – анод. Это проволочная петля или диск, расположенный в центре колбы. При попадании света на катод фотоэлемента в цепи возникает электрический ток, который включает или выключает то или иное реле. Комбинация фотоэлемента с реле позволяет конструировать множество различных «видящих» автоматов. Одним из них является автомат в метро.
В
нутренний фотоэффект– электронов вырывается из атома, но остается внутри кристалла (полупроводника)П
олупроводниковые фотоэлементы.Внутренний фотоэффект в полупроводниках используется в фоторезисторах — приборах, сопротивление которых зависит от освещенности. Фотоэлементы создают ЭДС и непосредственно преобразуют энергию излучения в энергию электрического тока. Они используются для изготовления солнечных батарей.