Ipoteza lui Planck, alege strălucit să conteste termic radiația corpului negru a fost confirmat și dezvoltat în continuare în explicarea efectului fotoelectric - fenomenul, descoperirea și studiul care a jucat un rol important în dezvoltarea teoriei cuantice. Efectul fotoelectric este exterior, interior și poarta. efect fotoelectric extern (PhotoEffect) se numește materialul de emisie a electronilor prin radiație electromagnetică. Efectul fotoelectric extern se observă în solide (metale, semiconductori, dielectrice), precum și gaze din atomii individuali si molecule (photoionization). Efectul fotoelectric este detectat (1887) de către H. Hertz, creșterea observată a procesului de descărcare prin iradierea razelor ultraviolete ale eclator.
Primul studiu fundamental al efectului fotoelectric făcută de omul de știință rus Alexander Stoletov. Concept pentru studiul efectului fotoelectric este prezentat în Fig. 289. Doi electrozi (catod K din metal și anod A - circuitul Stoletova aplicat plasă metalică) într-un tub cu vid conectat la o baterie, astfel încât un potențiometru R nu se poate schimba doar valoarea și semnul tensiunii aplicate acestora. Curentul generat la catod iluminate cu lumină monocromatică (printr-o fereastră de cuarț), milliammeter măsurat inclus în circuit. Catod iradiind lumina de diferite lungimi de undă, Stoletov găsit următoarele modele nu sunt pierdut importanta pentru timpul nostru: 1) prevede acțiunea cea mai eficientă de radiații ultraviolete; 2) sub influența luminii, substanța pierde numai sarcini negative; 3) de curent, datorită acțiunii luminii este direct proporțională cu intensitatea ei.
JJ Thomson, în 1898, a măsurat încărcătura specifică emisă de acțiunea particulelor de lumină (prin devierea în câmpurile electrice și magnetice). Aceste măsurători au arătat că sub acțiunea electronilor de lumină sunt evacuați.
Efectul fotoelectric intern este tranzițiile induse de electroni ale electronilor din interiorul unui semiconductor sau dielectric de la stări legate la cele libere fără emisii exterioare. Ca rezultat, concentrația purtătorilor de curent în interiorul corpului crește, ceea ce duce la apariția fotoconductivității (o creștere a conductivității electrice a unui semiconductor sau a unui dielectric în iluminarea sa) sau la apariția unui emf. etc cu.
Un efect fotoelectric cu vizibilitate este apariția unui e. etc cu. (foto-emf) când luminează un contact între două semiconductoare diferite sau un semiconductor și un metal (în absența unui câmp electric extern). Efectul fotoelectric al porții deschide astfel calea pentru conversia directă a energiei solare în energie electrică.
În Fig. 289 prezintă stabilirea experimentală pentru studiul curent-tensiune fotoelectric caracteristică - I. În funcție fotocurentul generată fascicul de electroni emis de catod sub influența luminii, tensiunea U între electrozi. O astfel de dependență care corespunde două catod iluminări diferite (frecvența luminii aceeași în ambele cazuri), este prezentată în Fig. 290.
Pe măsură ce crește U, fotocurentul crește treptat, adică un număr tot mai mare de fotoelectroni ajunge la anod. Natura blândă a curbelor arată că electronii ies din catod cu viteze diferite. Valoarea maximă a curentului, fotocurentul de saturație, este determinată de valoarea U. la care toți electronii emise de catod ajung la anod:
unde n este numărul de electroni emise de catod în 1 s.
Rezultă din caracteristica de tensiune curentă că la U = 0 fotocurentul nu dispare. În consecință, electronii, scoși de lumină de la catod, au o viteză inițială v. și, prin urmare, și o energie kinetică nonzero și poate ajunge la un anod fără un câmp extern. Pentru ca fluxul fotografic să devină egal cu zero, este necesar să se aplice o tensiune de întârziere U0. La U = U0, nici unul dintre electroni, chiar și cu o viteză maximă de vmax, atunci când părăsește catodul. nu poate depăși câmpul de întârziere și ajunge la anod. Prin urmare,
adică prin măsurarea tensiunii de întârziere U0. se pot determina valorile maxime ale vitezei și energiei cinetice a fotoelectronelor.
Atunci când studiul caracteristicilor curent-tensiune a unei varietăți de materiale (netezimea suprafeței este importantă, astfel încât măsurătorile se efectuează în vid și suprafețe proaspete) la diferite frecvențe de incidente radiație pe catod și un catod iradiantă diferit și sinteza datelor primite ca urmare a celor trei legi ale efectului fotoelectric extern au fost stabilite.
I. Legea lui Stoletov. la o frecvență fixă a incidentului lumina numărul de fotoelectroni eliberat de catod pe unitatea de timp este proporțională cu intensitatea luminii (saturație puterea fotocurentul proporțională cu iradianța catod său).
II. II. Viteza inițială maximă (energia cinetică maximă inițială) a fotoelectronelor nu depinde de intensitatea luminii incidente, ci se determină numai prin frecvența sa. și anume, crește liniar cu o frecvență în creștere.
III. Pentru fiecare material există un „roșu de frontieră“ PhotoEffect, t. E. lumină Frecvența minimă (în funcție de natura chimică a substanței și starea suprafeței), la care intensitatea luminii oricărei cauze efect fotoelectric.
O explicație calitativă a efectului fotoelectric din punct de vedere al undelor nu ar trebui, la prima vedere, să fie dificilă. Într-adevăr, sub acțiunea câmpului undei luminoase din metal, apar oscilații forțate de electroni, ale căror amplitudine (de exemplu, la rezonanță) poate fi suficientă pentru ca electronii să părăsească metalul; atunci se observă un efect fotoelectric. Energia cinetică cu care electronul izbucnește din metal ar trebui să depindă de intensitatea luminii incidente, deoarece prin creșterea celor din urmă, electronul ar transmite o mare energie. Cu toate acestea, această concluzie contravine celei de-a doua lege a efectului fotoelectric. Deoarece, conform teoriei undelor, energia transferată la electroni este proporțională cu intensitatea luminii, atunci lumina oricăror frecvențe, dar cu o intensitate suficient de mare, ar trebui să distrugă electronii din metal; cu alte cuvinte, nu trebuie să existe "frontiera roșie" a efectului fotoelectric, ceea ce contrazice a treia lege a efectului fotoelectric. În plus, teoria undelor nu a putut explica lipsa de inerție a efectului fotoelectric. stabilite prin experimente. Astfel, efectul fotoelectric este inexplicabil din punct de vedere al teoriei undei luminii.
Articole similare
-
Bottega verde cremă de față cu efect de strângere naturală a pielii
-
Crearea efectului fotografiei de film în camera de lumină, fotografie digitală
Trimiteți-le prietenilor: