Фотоэффект

Фотоэффект

Фотоэффект-испускание электронов телами под действием света, который был

открыт в 1887 г. Герценом. В 1888 Гальвакс показал, что при облучении

ультрафиолетовым светом электрически нейтральной металлической пластинки

последняя приобретает положительный заряд. В этом же году Столетев создал

первый фотоэлемент и применил его на практике, потом он установил прямую

пропорциональность силы фототока интенсивности падающего света. В 1899 Дж.

Дж. Томпсон и Ф. Ленард доказали, что при фотоэффекте свет выбивает из

вещества электроны.

Формулировка 1-го закона фотоэффекта: количество электронов, вырываемых

светом с поверхности металла за 1с, прямо пропорционально интенсивности

света.

Согласно 2-ому закону фотоэффекта, максимальная кинетическая энергия

вырываемых светом электронов линейно возрастёт с частотой света и не

зависит от его интенсивности.

3-ий закон фотоэффекта: для каждого вещества существует красная граница

фотоэффекта, т. е. минимальная частота света v0(или максимальная длина

волны y0), при которой ещё возможен фотоэффект, и если vh. Эта

минимальная частота определяет красную границу фотоэффекта:

vo=A/h yo=c/vo=ch/A.

4. При меньшей частоте света энергии фотона не хватает для совершения

электроном работы выхода, и поэтому фотоэффект отсутствует.

Квантовая теория Эйнштейна позволила объяснить и ещё одну закономерность ,

установленную Столетевым. В 1888 Столетов заметил, что фототок появляется

почти одновременно с освещением катода фотоэлемента. По классической

волновой теории электрону в поле световой электромагнитной волны требуется

время для накопления необходимой для вылета энергии, и поэтому фотоэффект

должен протекать с запаздыванием по крайне мере на на несколько секунд. По

квантовой теории же, когда фотон поглощается электроном, то вся энергия

фотона переходит к электрону и никакого времени для накопления энергии не

требуется.

С изобретением лазеров появилась возможность экспериментировать с очень

интенсивными пучками света. Применяя сверхкороткие импульсы лазерного

излучения, удалось наблюдать многофотонные процессы, когда электрон, прежде

чем покинуть катод, претерпевал столкновение не с одним , а с несколькими

фотонами. В этом случае уравнение фотоэффекта записывается: Nhv=A+mv 2

/2,чему соответствует красная граница.

Фотоэффект широко используется в технике. На явлении фотоэффекта основано

действие фотоэлементов. Комбинация фотоэлемента с реле позволяет

конструировать множество ”видящих” автоматов , которые вовремя включают и

выключают маяки , уличное освещение, автоматически открывают двери ,

сортируют детали, останавливают мощный пресс, когда рука человека

оказывается в опасной зоне . С помощью фотоэлементов осуществляется

воспроизведение звука , записанного на киноплёнке.