План открытия и первые исследования

Открытия и первые исследования

• Г.Герц (1887г)

• А.Г.Столетов (1888г)

Опыт Г. Герца (1888 г.):

• 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

• Фотоэффект - 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.

• I0

• 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.

Уравнение Эйнштейна

• 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.

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)

• Фотон (световой квант)
• Имеет энергию:
• массу:
• импульс:

• M(покоя)=0

Применение фотоэффекта

• Автоматика, телемеханика
• Фотоэкспонометр
• Фототелеграф
• Запись и воспроизведение звука в кино

Домашнее задание

• § 25.26.27
• №2534,2536,2537