Фотоэффект, его виды. Законы внешнего фотоэффекта 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Фотоэффект, его виды. Законы внешнего фотоэффекта



Гипотеза Планка, блестяще решившая задачу излучения абсолютно черного тела, получила дальнейшее развитие при объяснении фотоэффекта. Это явление было открыто в 1887 году Г. Герцем, который, облучая ультрафиолетовыми лучами находящиеся под напряжением электро­ды, наблюдал ускорение процесса разряда. Позднее было установле­но, что причиной данного явления служит появление при облучении свободных электронов.

Различают три вида фотоэффекта: внешний, внутренний, вентильный.

Внешним фотоэффектом назы­ва­ет­­ся испускание электронов вещес­твом под действием электромаг­нит­но­го излучения.

Внутренний фотоэффект -это вызванные электромагнитным излучением переходы электронов внутри полупроводника или диэлектрика из связанных состояний в свободные без вылета наружу.повышению электропроводности, возникновению ЭДС при освещении.-В результате увеличивается концентрация электронов, что приводит к возникновению фотопроводимости

Вентильный фотоэффект -это возникновение ЭДС при освещении контакта полупроводников (полупроводника и металла) при отсутствии внешнего поля.Это путь прямого преобразования солнечной энергии в электрическую.

В 1888-1890 годах А.Г. Столетов провел систематическое иссле­дование внешнего фотоэффекта. Облучая катод светом различных длин волн, Сто­летов установил следующие свойства фотоэффекта:

1. под действием света веще­с­тво теряет толь­ко отрицательные заряды;

2. наиболее эффективное дей­ствие оказы­вают ультрафиолетовые лучи;

3. фотоэффект практически без­ынер­цио­нен, т.е. промежуток времени между моментом освещения и началом разрядки ничтожно мал.

Экспериментальная установка по­зволяет получить вольт-амперные ха­рактеристики фотоэффекта – зави­си­мо­сти фототока I (поток электронов, ис­пускаемых катодом под действием све­та) от напряжения U между элек­тро­дами при различных световых по­то­ках (Е 1 ¹ Е 2.n) и постоянной частоте света

При изучении вольт-амперных характеристик было установлено следующее.

1. Фототок возникает не только при U = 0, но и при U < 0, причем фототок отличен от нуля до строго определенного для данного катода отрицательного значения U = U з - задер­живающего потенциала. Величина U зне зависит от светового пото­ка (совпадение начальных точек обеих кривых).

2. Пологий ход кривых указывает на то, что электроны вылета­ют из катода с различными скоростями. При напряжении U = U з си­ла фототока равна нулю, т.е. ни одному из электронов, даже обла­дающему при вылете из катода наибольшим значением скорости v maxне удается преодолеть задерживающее поле и достигнуть анода.

. (1)

Таким образом, измерив U з, можно определить максимальную скорость электронов v max.

При некотором напряжении фототок достигает насыщения (I н), которое при дальнейшем увеличении U не изменяет­ся. Сила фототока насыщения I нопределяется количеством электронов, испускаемых катодом в едини­цу времени, следовательно, пропорцио­наль­на световому потоку Е.

, но при постоянном значении светового потокаnДругая серия опытов, проведенная П.И. Лукирским и С.С. Прилежа­евым, со­сто­яла в снятии вольт-амперных харак­те­рис­тик при различ­ных частотах Е = const. Анализ по­казывает, что:

1. величина задерживающего потен­ци­ала U зпропорциональна частоте пада­ю­ще­го света, следовательно, макси­мальная ско­рость выле­тевших из катода фото­элек­тро­нов зависит толь­ко от частоты света и не зависит от величины светового потока;

n2) существует такая частота света кр, при которой скорость электронов равна нулю, так как Uз n<n= 0. При всехкрфото­тока не будет.

На основании обобщения полученных экспериментальных данных были сформулированы три закона фотоэффекта (законы Столетова):

1. При фиксированной частоте падающего света n(= const) сила фототока насыщения Iн прямо пропорциональна падающему на катод световому потоку Е.

2. Максимальная кинетическая энергия вырванных светом элект­ронов (максимальная скорость электрона vmax) растет с ростом частоты падающего света и не зависит от светового потока.

3. Фотоэффект не возникает, если частота света меньше некото­рой характерной для каждого металла величины nкр, называемой "красной границей" фотоэффекта. Частота nкр зависит от химической при­роды вещества и состояния его поверхности.

С точки зрения волновой теории света объяснить законы фото­эффекта невозможно.

· Согласно этой теории электроны должны постепенно накапливать энергию, и этот процесс должен зависеть от ам­плитуды световой волны (светового потока). Этот вывод про­тиворечит безинерционности фотоэффекта и независимости энергии вырванных электронов от светового потока (второй закон фотоэффек­та).

· Непонятно существование минимальной частоты света, необходимой для возникновения фотоэффекта, так как согласно волновой теории свет любой частоты, но достаточно боль­шой интенсивности (пропорциональной световому потоку Е) должен вырывать электроны из металла.



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2016-08-10; просмотров: 440; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.232.188.122 (0.019 с.)