Fenomenul PhotoEffect extern se numește materialul de emisie de electroni prin fenomenul electromagnetic numit fotoelectric efect izlucheniya.Vnutrennim apariția electronilor liberi într-un material (semiconductor), sub acțiunea radiațiilor electromagnetice legat (sau valență) electroni devin liber (în interiorul materialului). Ca urmare, rezistența substanței scade.
Legile fotoeffectului extern:
compoziția spectrală 1.When constantă a puterii radiației a curentului de saturație (sau numărul de fotoelectronilor emisi de catod pe unitatea de timp) este direct proporțională cu fluxul radiației incidente la fotocatodic (intensitatea emisiei).
2. Pentru acest fotocatod, viteza inițială maximă a fotoelectronelor și, în consecință, energia lor cinetică maximă este determinată de frecvența radiației și nu depinde de intensitatea acesteia.
3. Pentru fiecare substanță există o margine roșie a efectului fotoelectric, adică frecvența minimă a radiațiilor # 957; 0, la care photoefectul extern este încă posibil. Rețineți că valoarea # 957; 0 depinde de materialul fotocatodului și de starea suprafeței acestuia.
Explicarea efectului fotoelectric extern din punctul de vedere al teoriei undelor luminoase a contrazis datele experimentale. Conform teoriei undei sub câmpul de acțiune al undelor electromagnetice în metal apar oscilații ale electronilor forțat în atom cu mai mare amplitudine, cu atât mai mare amplitudinea undei electrice vectorul câmp Eo (și deci intensitatea luminii I
Eo 2). Ca urmare, electronii pot lăsa metalul și pot ieși din el, i. E. poate fi observat un efect fotoelectric extern. Cea mai mare ar trebui să fie viteza electronilor emise, adică energia cinetică a fotoelectronelor ar trebui să depindă de intensitatea radiațiilor, care contrazice datele experimentale. Conform acestei teorii, radiația de orice frecvență, dar cu o intensitate suficient de mare, trebuie să rupă electronii din metal, adică marginea roșie a efectului fotoelectric nu ar trebui să fie.
A. Einstein în 1905 a arătat că fenomenul efectului fotoelectric și al regularităților sale poate fi explicat pe baza teoriei cuantice a lui M. Planck. Potrivit lui Einstein, frecvența de radiație ușoară # 957; nu numai că este emis, așa cum a sugerat M. Planck, ci și se răspândește în spațiu și este absorbit de materie în porțiuni separate (quanta). a căror energie
unde h = 6.626176 * 10 -34 J x s este constanta Planck,
Canoanele ulterioare de radiații au fost numite fotoni. Conform lui Einstein, fiecare cuantum este absorbit de un singur electron. Dacă energia unui cuantum este mai mare decât funcția de lucru a unui electron dintr-un metal, adică h # 957;> = Aout, atunci electronul poate părăsi suprafața metalului. Restul energiei cuantice este folosit pentru a crea energia cinetică a electronului care a părăsit substanța. În cazul în care emisia de electroni nu este eliberat la suprafață și la o anumită adâncime, partea din energia primită poate fi pierdute din cauza coliziunilor aleatorii ale electronilor în substanță, iar energia cinetică va fi mai puțin. Prin urmare, energia fotonului incident pe substanța consumată pentru a efectua funcția de lucru de electroni și mesajul ejectat fotoelectronilor energie cinetică.
Legea conservării energiei pentru un astfel de proces va fi exprimată prin egalitate
Această ecuație este numită ecuația Einstein pentru efectul fotoelectric extern.
Rezultă direct din ecuația lui Einstein că energia cinetică maximă sau viteza unui fotoelectron depind de frecvența radiației. Pe măsură ce frecvența radiațiilor scade, energia cinetică scade și, la o anumită frecvență, poate deveni egală cu zero. Ecuația Einstein în acest caz va avea forma
frecvență # 957; corespunzător acestei relații va avea o valoare minimă și este marginea roșie a efectului fotoelectric. Din cele din urmă este clar că limita roșie a efectului fotoelectric este determinată de funcția de lucru a electronului și depinde de natura chimică a substanței și de starea suprafeței acesteia. Lungimea de undă corespunzătoare limitei roșii a efectului fotoelectric poate fi calculată din formula. Cu h # 957;<Авых фотоэффект прекращается. Число высвобождаемых вследствие фотоэффекта электронов должно быть пропорционально числу падающих на поверхность вещества квантов излучения, а, следовательно, потоку излучения Ф.
Cu invenția de lasere s-au obținut puteri mari de radiație, în acest caz un electron poate absorbi două sau mai multe fotoni (N) (N = 2 ... 7). Un astfel de fenomen se numește un efect fotoelectric multiplu (neliniar). Ecuația Einstein pentru efectul fotoelectric multifoton are forma
În acest caz, marginea roșie a efectului fotoelectric se poate schimba spre lungimi de undă mai lungi.
Dependența fotocurentului I a diferenței de potențial între anod și catod U (curent - tensiune caracteristică sau CVC) cu flux de radiație constantă la fotocatodul de radiație monocromatică este prezentată în Fig. 1.
Existența fotocurentului la o tensiune de U = 0 datorită faptului că fotoelectronilor emisi de catod au o anumită viteză inițială și energia cinetică prin urmare, și, prin urmare, se poate ajunge la anod fără un câmp electric extern. Pe măsură ce crește U (în cazul unui potențial pozitiv la anod), fotocurentul crește treptat, adică un număr tot mai mare de fotoelectroni ating anodul. Natura blândă a acestei secțiuni a caracteristicilor de tensiune curentă indică faptul că electronii ies din catod la rate diferite. Valoarea maximă a curentului fotocurent, denumită curent de saturație, este I ns. este atinsă la o valoare U pentru care toți electronii emise de catod cad pe anod. Valoarea Ic. determinat de numărul de fotoelectroni emiși de un catod 1c și depinde de incidentul fluxului de radiație pe fotocatodul.
Dacă anodul are un potențial negativ, atunci câmpul electric rezultat returnează mișcarea fotoelectronelor. Aceasta duce la o scădere a numărului de electroni care ajung la anod și, prin urmare, la o scădere a fluxului fotografic. Valoarea minimă a tensiunii de polaritate negativă, la care nici unul dintre electroni, chiar având o viteză maximă la ieșirea din catod, nu poate ajunge la anod, adică fotocurentul devine zero, se numește tensiunea de întârziere Uo.
Valoarea tensiunii de întârziere este legată de energia cinetică maximă inițială a electronilor prin relație
Având în vedere acest lucru, ecuația Einstein poate fi scrisă sub formă
Dacă schimbăm valoarea fluxului de radiație incident pe catodul cu aceeași compoziție spectrală, caracteristicile de tensiune curentă vor avea forma prezentată în Fig. 2.
Dacă compoziția spectrală este schimbată la o valoare constantă a fluxului de radiație, adică frecvența radiațiilor, atunci caracteristicile volt-amperi se vor schimba, așa cum se arată în Fig.3.
Articole similare
-
Liga zakon (legea ligii) - virtualizare folosind ferestre hyper-v - ms - blog articole utile despre
-
Cât de mult prin lege puteți să faceți o vacanță pe propria cheltuială
Trimiteți-le prietenilor: