Преподаватель физики ПЛ-87: Бердникова Галина Петровна

ПЛАН 1. Открытия и первые исследования 2. Законы фотоэффекта 3. Объяснение фотоэффекта 4. Фотон (световой квант) 5. Применение фотоэффекта

Открытия и первые исследования Г.Герц (1887г) А.Г.Столетов (1888г)

Опыт Г. Герца (1888 г.): при облучении ультрафиолетовыми лучами электродов, находящихся под высоким напряжением, разряд возникает при большем расстоянии между электродами, чем без облучения. 1. Цинковую пластину, соединенную с электроскопом, заряжают отрицательно и облучают ультрафиолетовым светом. Она быстро разряжается. Если же ее зарядить положительно, то заряд пластины не изменится.

Внешний фотоэффект ФотоэффектФотоэффект - явление испускания электронов с поверхности металла под действием света. Т.е. свет выбивает (вырывает) электроны из металла.

Схема экспериментальной установки для изучения фотоэффекта. Катод K Стеклянный вакуумный баллон Двойной ключ для изменения полярности Кварцевое окошко Анод А Источник напряжения U Источник монохроматического света длины волны λ Потенциометр для регулирования напряжения Электроизмерительные приборы для снятия вольтамперной характеристики

Анализ вольт-амперной характеристики. Начиная с некоторого значения напряжения сила тока в цепи перестает изменяться, достигнув насыщения. При следовательно выбитые электроны обладают кинетической энергией. I0I0 Сила тока насыщения прямо пропорциональна числу электронов, выбитых светом за 1 с с поверхности катода:

1-й закон: Количество электронов, вырываемых светом с поверхности металла за 1с,прямо пропорционально поглощаемой энергии световой волны за это же время 2-й закон: Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от ее интенсивности 3-й закон: Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, при которой наблюдается фотоэффект Законы фотоэффекта

Идея Эйнштейна (1905 г.) Свет имеет прерывистую дискретную структуру. Электромагнитная волна состоит из отдельных порций – квантов, впоследствии названных фотонами. Квант поглощается электроном целиком. Энергия кванта передается электрону. (Один фотон выбивает один электрон.) Энергия каждого фотона определяется формулой Планка W = E = hν, где h – постоянная Планка.

На основании закона сохранения энергии: Смысл уравнения Эйнштейна: энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии. В этом уравнении: ν - частота падающего света, m - масса электрона (фотоэлектрона), υ - скорость электрона, h - постоянная Планка, A - работа выхода электронов из металла. Уравнение Эйнштейна

Красная граница фотоэффекта При < min ни при какой интенсивности волны падающего на фотокатод света фотоэффект не произойдет. Т.к., то минимальной частоте света соответствует максимальная длина волны. Т.к длина волны больше у красного цвета, то максимальную длину волны (минимальную частоту), при которой еще наблюдается фотоэффект, назвали красной границей фотоэффекта.

Фотон (световой квант) Имеет энергию: массу: импульс: M(покоя)=0

Применение фотоэффекта Автоматика, телемеханика Фотоэкспонометр Фототелеграф Запись и воспроизведение звука в кино

Домашнее задание § ,2536,2537