• admin
  • Комментариев: 0
  • Просмотров: 332
  • 19-03-2015, 23:35

Фотоефект-випускання електронів тілами під дією світла, який був відкритий в 1887 р. Герценом. У 1888 Гальвакс показав, що при опроміненні ультрафіолетовим світлом електрично нейтральною металевої пластинки остання здобуває позитивний заряд. У цьому ж році Столетев створив перший фотоелемент і застосував його на практиці, потім він встановив пряму пропорційність сили фотоструму інтенсивності падаючого світла. У 1899 Дж. Дж. Томпсон і Ф. Ленард довели, що при фотоефекті світло вибиває з речовини електрони.
Формулювання 1-го закону фотоефекту: кількість електронів, вырываемых світлом з поверхні металу за 1с, прямо пропорційно інтенсивності світла.
Згідно 2-ому закону фотоефекту, максимальна кінетична енергія вырываемых світлом електронів лінійно зросте з частотою світла і не залежить від його інтенсивності.
3-ій закон фотоефекту: для кожної речовини існує червона межа фотоефекту, тобто мінімальна частота світла v0(або максимальна довжина хвилі y0), при якій ще можливий фотоефект, і якщо v<v0 , то фотоефект вже не відбувається.
Перший закон пояснена з позиції електромагнітної теорії світла: чим більше інтенсивність світлової хвилі, тим більшій кількості електронів буде передана достатня для вильоту з металу енергія. Інші закони фотоефекту суперечать цій теорії.
Теоретичне пояснення цих законів було дано в 1905 Ейнштейном. Згідно йому, електромагнітне випромінювання являє собою потік окремих квантів( фотонів) з енергією hv кожен ( h-постійна Планка). При фотоефекті частина падаючого електромагнітного випромінювання від поверхні металу відбивається, а частина проникає всередину поверхневого шару металу і там поглинається. Поглинувши фотон, електрон отримує від нього енергію і, здійснюючи роботу виходу, залишає метал:
Hv=A+mv2 / 2 , де
mv2-максимальна кінетична енергія, яку може мати електрон при вильоті з металу. Вона може бути визначена:
mv2/2=eU 3 .
U 3 - затримуюча напруга.
В теорії Ейнштейна закони фотоефекту пояснюються наступним чином:
1. Інтенсивність світла пропорційна числу фотонів у світловому пучку і тому визначає число електронів, вирваних з металу.
2. Другий закон випливає з рівняння: mv 2 /2=hv-A.
3. З цього рівняння випливає, що фотоефект можливий лише в тому випадку, коли енергія поглиненого фотона перевищує роботу виходу електрона з металу. Тобто частота світла при цьому повинна перевищувати деяке визначене для кожної речовини значення, рівне A>h. Ця мінімальна частота визначає червону межу фотоефекту:
vo=A/h yo=c/vo=ch/A.
4. При меншій частоті світла енергії фотона не вистачає для здійснення роботи виходу електронів, і тому фотоефект відсутня.
Квантова теорія Ейнштейна дозволила пояснити і ще одну закономірність , встановлену Столетевым. У 1888 Столєтов зауважив, що фотострум з'являється майже одночасно з освітленням катода фотоелемента. За класичної хвильової теорії електрона в полі світлової електромагнітної хвилі потрібен час для накопичення необхідної для вильоту енергії, і тому фотоефект повинен протікати з запізненням принаймні на кілька секунд. З квантової теорії ж, коли фотон поглинається електроном, то вся енергія фотона переходить до електрона і ніякого часу для накопичення енергії не потрібно.
З винаходом лазерів з'явилася можливість експериментувати з дуже інтенсивними пучками світла. Застосовуючи надкороткі імпульси лазерного випромінювання, вдалося спостерігати многофотонные процеси, коли електрон, перш ніж покинути катод, зазнавав зіткнення не з одним , а з декількома фотонами. В цьому випадку рівняння фотоефекту записується: Nhv=A+mv 2 /2,чому відповідає червона межа.
Фотоефект широко використовується в техніці. На явищі фотоефекту заснована дія фотоелементів. Комбінація фотоелемента з реле дозволяє конструювати безліч "бачать" автоматів , які вчасно включають і вимикають маяки , вуличне освітлення, автоматично відкривають двері , сортують деталі, зупиняють потужний прес, коли рука людини виявляється в небезпечній зоні . З допомогою фотоелементів здійснюється відтворення звуку , записаного на кіноплівці.