Фотоефект Абстрактна физика

Фотоелектричният ефект е излъчването на електрони от тела под действието на светлината, което е открито през 1887 г. от Херцен. През 1888 г. Galvax показва, че когато електрически неутрална метална плоча е облъчена с ултравиолетова светлина, последната придобива положителен заряд. През същата година Столедев създава първата фотоклетка и я прилага на практика, след което установява пряката пропорционалност на силата на фототока към интензивността на падащата светлина. През 1899 г. Дж. Дж. Томпсън и Ф. Ленард доказват, че фотоелектричният ефект избива електроните от материята.

Формулиране на 1-ви закон на фотоелектричния ефект: броят на електроните, изтеглени от светлината от металната повърхност за 1 s, е право пропорционален на интензитета на светлината.

Според втория закон на фотоелектричния ефект, максималната кинетична енергия на изхвърлените от светлината електрони ще нараства линейно с честотата на светлината и не зависи от нейната интензивност.

3-ти закон на фотоефекта: за всяко вещество има червена граница на фотоефекта, т.е. минималната честота на светлината v0 (или максималната дължина на вълната y0), при която фотоефектът все още е възможен, и ако v 2/2, където

mv 2 е максималната кинетична енергия, която един електрон може да има, когато напусне метала. Може да се определи:

U 3 - напрежение на забавяне.

В теорията на Айнщайн законите на фотоелектричния ефект се обясняват по следния начин:

1. Интензитетът на светлината е пропорционален на броя на фотоните в светлинния лъч и следователно определя броя на електроните, откъснати от метала.

2. Вторият закон следва от уравнението: mv 2/2 = hv-A.

3. От същото уравнение следва, че фотоефектът е възможен само когато енергията на погълнатия фотон надвишава работната функция на електрона от метала. Тоест, честотата на светлината в този случай трябва да надвишава определена стойност, определена за всяко вещество, равна на A> h. Тази минимална честота определя червената граница на фотоелектричния ефект:

4. При по-ниска честота на светлината енергията на фотоните не е достатъчна, за да може електронът да изпълни работна функция и следователно няма фотоефект.

Квантовата теория на Айнщайн даде възможност да се обясни още един модел, установен от Столедев. През 1888 г. Столетов забелязва, че фототокът се появява почти едновременно с осветяването на катода на фотоклетката. Според класическата теория на вълните на електрона в полето на електромагнитната светлинна вълна е необходимо време, за да натрупа енергията, необходима за излъчването, и следователно фотоелектричният ефект трябва да възникне със закъснение от поне няколко секунди. Според квантовата теория, когато фотонът се абсорбира от електрон, тогава цялата енергия на фотона отива към електрона и не се изисква време за натрупване на енергия.

С изобретяването на лазерите стана възможно да се експериментират с много интензивни лъчи светлина. Използвайки ултракъси лазерни импулси, беше възможно да се наблюдават многофотонни процеси, когато електрон, преди да напусне катода, се сблъска с не един, а няколко фотона. В този случай се записва уравнението за фотоелектричния ефект: Nhv = A + mv 2/2, което съответства на червената граница.

Фотоефектът се използва широко в технологиите. Фотоелектричният ефект се основава на действието на фотоклетките. Комбинацията от фотоклетка с реле ви позволява да проектирате разнообразие от „виждащи“ машини, които включват и изключват маяци, улични светлини, автоматично отварят врати, сортират части и спират мощна преса, когато ръката на човек влезе в опасната зона. С помощта на фотоклетки се възпроизвежда звукът, записан на филма.

Фотоелектричният ефект е излъчването на електрони от тела под въздействието на светлината, което е открито през 1887 г. от Херцен. През 1888 г. Galvax показва, че когато електрически неутрална метална плоча е облъчена с ултравиолетова светлина, последната получава положително