Законы фотоэффекта. Квантовые свойства вещества и света.

Фотоэффект вещество Световая волна Отражение (частично) Поглощение (частично) Прохождение насквозь (частично) В большинстве случаев энергия поглощенной световой волны переходит во внутреннюю энергию вещества = нагревание вещества нередко часть этой поглощенной энергии вызывает другие явления фотоэффект фотолюминесценция Фотоэлектрические превращения 1 2 3

Фотоэффект Фотоэффект: под действием света металл теряет отрицательные заряды 1 – хорошо очищенная цинковая пластинка 2 – электроскоп 3 - источник света, богатый ультрафиолетовым излучением (электрическая дуга или кварцевая ртутная лампа) 4 – стекло, задерживающее ультрафиолетовое излучение

Фотоэффект Фотоэффект: под действием света металл теряет отрицательные заряды Если электроскоп заряжен отрицательно под действием света ртутной лампы он разряжается Чем больше освещенность пластинки, тем быстрее происходит разряд электроскопа

Фотоэффект Фотоэффект: под действием света металл теряет отрицательные заряды Если электроскоп заряжен положительно Заряд сохраняется несмотря на освещение

Фотоэффект ВЫВОД: Отрицательный заряд теряется с поверхности металла при освещении Положительный заряд сохраняется на поверхности металла несмотря на освещение Установил Александр Григорьевич Столетов – русский физик

Фотоэффект Столетов Александр Григорьевич ( гг.) Столетов Александр Григорьевич - русский физик. Александр Григорьевич Столетов является одним из основоположников русской физики. Ему принадлежат капитальные исследования в области магнетизма и фотоэлектрических явлений, в которых он вскрыл важнейшие закономерности этих явлений, создал методику экспериментального исследования магнитных свойств материалов и электрического разряда в газах. Его исследования магнитных свойств железа легли в основу рациональных методов расчёта электрических машин. Благодаря этому А. Г. Столетов является также и одним из основателей современной электротехники. Исследовал фотоэффект.

Фотоэффект

Генрих Рудольф Герц ( гг.) Генрих Рудольф Герц - немецкий физик. Родился 22 февраля 1857 в Гамбурге. Учился в Высшей технической школе в Дрездене, в Мюнхенском, а затем в Берлинском университете, по окончании которого в 1880 защитил докторскую диссертацию и стал ассистентом Г.Гельмгольца г. Обнаружил что, освещение ультрафиолетовым светом отрицательного электрода искрового промежутка, находящегося под напряжением, облегчает проскакивание искры между электродами Не обратил на это явление серьезного внимания, поэтому первые исследования этого явления принадлежат другим ученым!!!

Фотоэффект Генрих Рудольф Герц ( гг.) Сущность обнаруженного явления При освещении ультрафиолетовыми лучами отрицательно заряженного металлического тела оно теряет отрицательный заряд При освещении этими же лучами положительно заряженного тела – такого эффекта нет Если освещать незаряженное тело, то оно заряжается положительно После открытия электрона было доказано, что при освещении тела теряют электроны.

Фотоэффект - это явление вырывания электронов из вещества 2 вида внешний фотоэффектвнутренний фотоэффект электроны освобождаются светом из поверхностного слоя вещества и переходят в другую среду, в частности в вакуум (вылетают за пределы вещества) возбужденные электроны остаются внутри освещаемого тела, не нарушая его электрическую нейтральность электроны вырванные под действием света = фотоэлектроны

Фотоэффект ГИПОТЕЗА ФОТОНОВ для обоснования имеет значение лишь внешний фотоэффект Середина 19 века окончательно доказано свет имеет волновую природу (свет = электромагнитная волна) НО! волновая теория не могла объяснить всю совокупность оптических явлений!!!

Фотоэффект Макс Планк ГИПОТЕЗА излучение и поглощение света веществом происходит не непрерывно, а конечными порциями, или квантами энергия кванта, излучаемая или поглощаемая h – постоянная Планка h = 6, Дж с часто используют- постоянная Дирака

Фотоэффект Макс Планк квантовые свойства света проявляются только в актах излучения и поглощения, т. е. при взаимодействии света с веществом волновые свойства света при распространении света в пространстве

Фотоэффект Альберт Эйнштейн при распространении в пространстве свет ведет себя также подобно совокупности каких-то частиц энергия каждой частицы определяется такие частицы получили название ФОТОНЫ

Фотоэффект ФОТОНЫ на них нельзя смотреть как на обычные частицы света, аналогичные материальным точкам классической механики, движущимся по определенным траекториям в пространстве им свойственна интерференциядифракция перераспределение интенсивности света в результате наложения (суперпозиции) нескольких когерентных световых волн явление отклонения света от прямолинейного направления распространения при прохождении вблизи препятствий

Фотоэффект характеризуется числом электронов, освобождаемых за единицу времени (т. е. силой фототока) скоростью освобождаемых из металла электронов m – масса электрона U - напряжение, создающее тормозящее поле, через которое должен пролететь электрон e – заряд электрона v – скорость электрона

Фотоэффект ЗАКОНЫ ФОТОЭФФЕКТА число электронов, освобожденных светом за единицу времени (т. е. ток насыщения), прямо пропорционально световому потоку скорость вылетающих фотоэлектронов не зависит от освещенности, а определяется частотой света для каждого вещества существует минимальная частота света, называемая красной границей фотоэффекта, ниже которой фотоэффект невозможен

Фотоэффект ПОЛНАЯ ЭНЕРГИЯ, СООБЩАЕМАЯ ЭЛЕКТРОНУ СВЕТОМ ПРЯМО ПРОПОРЦИОНАЛЬНА ЧАСТОТЕ СВЕТА h – постоянная Планка не зависит от частоты света и освещенности сохраняет одно и то же значение для всех веществ

Фотоэффект Каждый металл характеризуется определенной энергией, которую необходимо сообщить электрону, для того чтобы он мог преодолеть силы, удерживающие его внутри металла А – работа выхода электрона из металла каждому веществу соответствует своя работа выхода Это уравнение Эйнштейна для фотоэффекта