-испускание электронов телами под действием света, который был открыт в 1887 г. Герценом. В 1888 Гальвакс показал, что при облучении ультрафиолетовым светом электрически нейтральной металлической пластинки последняя приобретает положительный заряд. В этом же году Столетев создал первый фотоэлемент и применил его на практике, потом он установил прямую пропорциональность силы фототока интенсивности падающего света. В 1899 Дж. Дж. Томпсон и Ф. Ленард доказали, что при фотоэффекте свет выбивает из вещества электроны.
Формулировка 1-го закона фотоэффекта:
количество электронов, вырываемых светом с поверхности металла за 1с, прямо пропорционально интенсивности света.
Согласно 2-ому закону фотоэффекта,
максимальная кинетическая энергия вырываемых светом электронов линейно возрастёт с частотой света и не зависит от его интенсивности.
3-ий закон фотоэффекта:
для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. минимальная частота света
v
0
(или максимальная длина волны
y
0
), при которой ещё возможен фотоэффект, и если
v
<
v
0
, то фотоэффект уже не происходит.
Первый закон объяснён с позиции электромагнитной теории света: чем больше интенсивность световой волны, тем большему количеству электронов будет передана достаточная для вылета из металла энергия. Другие законы фотоэффекта противоречат этой теории.
Теоретическое объяснение этих законов было дано в 1905 Эйнштейном. Согласно ему, электромагнитное излучение представляет собой поток отдельных квантов( фотонов) с энергией hv каждый ( h-постоянная Планка). При фотоэффекте часть падающего электромагнитного излучения от поверхности металла отражается, а часть проникает внутрь поверхностного слоя металла и там поглощается. Поглотив фотон, электрон получает от него энергию и, совершая работу выхода, покидает металл:
Hv=A+mv2
/ 2, где
mv2
–максимальная кинетическая энергия, которую может иметь электрон при вылете из металла. Она может быть определена:
mv2
/2=eU 3
.
U 3
- задерживающее напряжение.
В теории Эйнштейна законы фотоэффекта объясняются следующим образом:
1. 1. Интенсивность света пропорциональна числу фотонов в световом пучке и поэтому определяет число электронов, вырванных из металла.
2. 2. Второй закон следует из уравнения: mv 2
/2=hv-A.
3. 3. Из этого же уравнения следует, что фотоэффект возможен лишь в том случае, когда энергия поглощённого фотона превышает работу выхода электрона из металла. Т. е. частота света при этом должна превышать некоторое определённое для каждого вещества значение, равное A>h. Эта минимальная частота определяет красную границу фотоэффекта:
vo=A/h yo=c/vo=ch/A.
4. 4. При меньшей частоте света энергии фотона не хватает для совершения электроном работы выхода, и поэтому фотоэффект отсутствует.
Квантовая теория Эйнштейна позволила объяснить и ещё одну закономерность , установленную Столетевым. В 1888 Столетов заметил, что фототок появляется почти одновременно с освещением катода фотоэлемента. По классической волновой теории электрону в поле световой электромагнитной волны требуется время для накопления необходимой для вылета энергии, и поэтому фотоэффект должен протекать с запаздыванием по крайне мере на на несколько секунд. По квантовой теории же, когда фотон поглощается электроном, то вся энергия фотона переходит к электрону и никакого времени для накопления энергии не требуется.
С изобретением лазеров появилась возможность экспериментировать с очень интенсивными пучками света. Применяя сверхкороткие импульсы лазерного излучения, удалось наблюдать многофотонные процессы, когда электрон, прежде чем покинуть катод, претерпевал столкновение не с одним , а с несколькими фотонами. В этом случае уравнение фотоэффекта записывается: Nhv=A+mv 2
/2,чему соответствует красная граница.
Фотоэффект широко используется в технике. На явлении фотоэффекта основано действие фотоэлементов. Комбинация фотоэлемента с реле позволяет конструировать множество ”видящих” автоматов , которые вовремя включают и выключают маяки , уличное освещение, автоматически открывают двери , сортируют детали, останавливают мощный пресс, когда рука человека оказывается в опасной зоне . С помощью фотоэлементов осуществляется воспроизведение звука , записанного на киноплёнке.
Другие работы по теме:
Владельцы леса и экология
Считается, что Россия - самая богатая лесами страна в мире: доля наших лесов по запасам составляет около 22%. Но почему-то все чаще приходится слышать об истощенности российских лесов.Проблема экологии в России.
Внутренний фотоэффект
Общая характеристика внутреннего фотоэффекта, его особенности, история открытия и изучения. Использование данного эффекта для измерения фотоэлектрических преобразователей, датчиков положения, двухкоординатного измерения положения и датчиков шероховатости.
Механика, кинематика, колебания и волны
Равномерное и ускоренное движение. Движение под углом к горизонту. Движение тела, брошенного горизонтально. Сила всемирного тяготения, криволинейное движение. Механика жидкостей и газов, электромагнитные колебания, молекулярно-кинетическая теория.
Лекция по Квантовой физике
1.1.Предмет классической физики: вещество и излучение. Описание эволюции физических систем происходит с помощью “динамических переменных”. Для систем с материальной точкой динамические переменные – r→(t), p→ (t); в ДСК: x(t), y(t), z(t); px(t), py(t), pz(t). С помощью динамических переменных определяется динамическое состояние физической системы в некоторый момент времени.
Билеты по Физике
Вопросы к экзамену по Физике Электрический ток в электролитах. Законы электролиза. Электропроводимость газов. Самостоятельный и несамостоятельный газовые разряды.
Дифракционная решётка
Федеральное агентство по образованию ГОУ ВПО Уфимская государственная академия экономики и сервиса Отчет по лабораторным работам дисциплины: «Физика»
Корпускулярно волновой дуализм 2
1. Введение. 2. Единство корпускулярных и волновых свойств электромагнитного излучения. 3. Волновые свойства света. а) Дисперсия. б) Дифракция. в) Поляризация
Механика кинематика колебания и волны
Площади l - длина b - высота, ширина. Площадь круга: Кинематика. Равномерное движение: a = 0, V = S/t Ускоренное движение: a > 0 a = (V - V0) / t S = S0 + V0t (at2) /2
Квантовая физика
ТЕМА "Квантовая оптика" 703. Светильник в виде цилиндра из молочного стекла имеет размеры: длину 25 см, диаметр 24 мм. На расстоянии 2 м при нормальном падении лучей возникает освещенность 15 лк. Определить силу света; яркость и светимость его, считая, что указанный излучатель косинусный.
Фотоэффект
Понятие фотоэффекта, его сущность и особенности, история открытия и изучения, современные знания. Законы Столетова, их значение в раскрытии свойств данного явления. Объяснение законов фотоэффекта с помощью квантовой теории света, уравнения Эйнштейна.
Волновые и корпускулярные свойства света
Волновые свойства света: дисперсия, интерференция, дифракция, поляризация. Опыт Юнга. Квантовые свойства света: фотоэффект, эффект Комптона. Закономерности теплового излучения тел, фотоэлектрического эффекта.
Шкала электромагнитных волн.
Название диапазона Длина волны (м) Частота (Гц) Источник Индикатор Основные свойства Применение Действие на человека 1. Радиоволны 3Ч10 Переменные токи в проводниках и электронных потоках, генератор радиочастот (Солнце, звёзды, галактики, метагалактики)
Шпаргалка по физике 11 класс -Квантовая физика
Схема установки для изучения фотоэффекта. Свет падая через кварцевую пластину на катод вырывает из него электроны( явл.фотоэффекта) которые притягиваются к аноду т.е. начинают двигаться направленно цепь замыкается и в ней возникает Эл.ток. о величине которого можно судить по показаниям амперметра.
Шкала электромагнитных излучений
Мы знаем, что длина электромагнитных волн бывает самой различной: от значений порядка 103 м (радиоволны) до 10-8 см (рентгеновские лучи). Свет составляет ничтожную часть широкого спектра электромагнитных волн. Тем не менее именно при изучении этой малой части спектра были открыты другие излучения с необычными свойствами.
Работа Эйнштейна над внешним фотоэффектом
Внешний фотоэффект. В недалеком прошлом русский физик Столетов Александр Григорьевич столкнулся с загадочным явлением – внешним фотоэффектом. Проводя многократные эксперименты, он установил, что металлическая пластинка, а точнее ее поверхность испускает электроны под действием электромагнитного ультрафиолетового излучения или излучения какого-либо другого диапазона.
Примерные экзаменационные билеты по физике (11 класс)
Примерные экзаменационные билеты по физике Билет №1 Механическое движение. Относительность движения. Система отсчета. Материальная точка. Траектория. Путь и перемещение. Мгновенная скорость. Ускорение. Равномерное и равноускоренное движение.
Все формулы школьной физики
Механика кинематика движение по окружности закон всемирного тяготения закон Гука сила трения сила и импульс закон сохранения импульса закон сохранения энергии
Геометрическая оптика и квантовые свойства света
Реферат На тему: «Геометрическая оптика и квантовые свойства света.» Выполнил Шайхутдинов Талгат Геометрическая оптика Геометрической оптикой называется раздел оптики, в котором изучаются законы распространения световой энергии в прозрачных средах на основе представления о световом луче.
Ультрафиолетовое излучение 3
Понятие об ультрафиолетовых лучах впервые встречается у индийского философа 13-го века Shri Madhvacharya в его труде Anuvyakhyana. В 1801 году Иоганн Вильгельм Риттер обнаружил, что свет состоит из трех отдельных компонентов: окислительного или теплового (инфракрасного) компонента, осветительного компонента (видимого света), и восстановительного (ультрафиолетового) компонента.
Ультрафиолетовое излучение и его свойства
. 1. Спектр электромагнитных излучений. Электромагнитные волны в принципе могут иметь любую частоту от нуля до бесконечно большой. Классификация электромагнитных волн по частотам называется спектром электромагнитных волн. Такой электромагнитный спектр показан на рисунке 1. Электромагнитные волны с очень низкими частотами (всего несколько герц) не имеют практического значения и поэтому генерируются сравнительно редко.
Действие света
Теоретические основы оптико-электронных приборов. Химическое действие света. Фотоэлектрический, магнитооптический, электрооптический эффекты света и их применение. Эффект Комптона. Эффект Рамана. Давление света. Химические действия света и его природа.
Примерные экзаменационные билеты по физике 11 класс
Примерные экзаменационные билеты по физике Билет №1 Механическое движение. Относительность движения. Система отсчета. Материальная точка. Траектория. Путь и перемещение. Мгновенная скорость. Ускорение. Равномерное и равноускоренное движение.
Применение фотоэффекта
Характеристика сущности и особенностей фотоэффекта. Отличительные черты внешнего (который используется в вакуумном фотоэлементе) и внутреннего фотоэффекта. Принцип работы вентильного вида – когда электроны переходят из освещённой области в неосвещённую.
1. Развитие представлений о свете 4
Не так давно, в декабре 2000 года мировая научная общественность отмечала столетний юбилей возникновения новой науки – квантовой физики и открытие новой фундаментальной физической константы – постоянной Планка
Датчики
Датчики информируют о состоянии внешней среды путем взаимодействия с ней и преобразования реакции на это взаимодействие в электрические сигналы.
Фотоэффект и его примененеие в медицине
Определение фотоэффекта. Виды фотоэффектов. Уравнение Эйнштейна. Применение фотоэффекта в медицине. Фотоэффект - это явление, связанное с освобождением электронов твердого тела (или жидкости) под действием электромагнитного излучения.
Внутренний фотоэффект в полупроводниках
Одним из наиболее важных приоритетов в развитии человечества является открытие и использование новых видов энергии, одним из которых стало открытие явления фотоэффекта.
Реликты Великого Объединения
Теория Большого Взрыва (БВ) в космологии составляет особую гордость наблюдательной и теоретической физики. В сценарии БВ используются самые новейшие астрономические наблюдения и лучшие достижения квантовой физики.
ЕГЭ по физике 2012 Кодификатор PDF
Единый государственный экзамен по ФИЗИКЕ Кодификатор элементов содержания и требований к уровню подготовки выпускников общеобразовательных учреждений для
ЕГЭ по физике 2012 Кодификатор
Единый государственный экзамен по ФИЗИКЕ Кодификатор элементов содержания и требований к уровню подготовки выпускников общеобразовательных учреждений для проведения в 2012 году единого государственного экзамена по физике
Гамма-гамма-каротаж
Введение: ГГКП основан на измерении жесткой составляющей рассеянного гамма-излучения, применяется для измерения плотности горных пород в разрезах скважин.
Гамма-Гамма каротаж в плотностной и селективной модификациях
Способы возбуждения полей гамма-квантов с получением конкретных свойств среды: плотности и эффективного номера. Взаимодействие гамма-квантов с веществом. Плотностная модификация Гамма-Гамма каротажа. Селективная модификация Гамма-Гамма каротажа.