НЕШНИЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ

НЕШНИЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ

Явление наружного фотоэлектрического эффекта (фото-электронной эмиссии) состоит в испускании электронов веществом при воздействии на их световой энергии. Электроны, вылетающие из вещества при наружном фотоэффекте, именуются фотоэлектронами, а электронный ток, образуемый ими при упорядоченном движении во наружном электронном поле, именуется фототоком.

Явление наружного фотоэффекта было изучено А.Г. Столетовым в НЕШНИЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ 1888 году. Оказалось, что: 1) при фиксированной частоте падающего света число фотоэлектронов, вырываемых с поверхности металла в еди-ницу времени, пропорционально интенсивности света; 2) величина мак-симальной скорости фотоэлектронов не находится в зависимости от интенсивности па-дающего света, а определяется только длиной его волны (частотой ν): ; 3) каждому веществу характерна длинноволновая (крас-ная) граница НЕШНИЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ фотоэффекта , зависящая от хим природы вещества и состояния его поверхности. При фотоэффект не наблюдается.

С волновой точки зрения традиционная физика эти особенности фотоэффекта не может разъяснить. Вполне разъясняет явление фотоэффекта только квантовая теория света, предложенная Эйнштейном в 1905 г. За открытие и разъяснение законов фотоэффекта Эйнштейн в 1921 г. был удостоен Нобелевской НЕШНИЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ премии по физике.

Современная квантовая теория рассматривает свет как поток отдельных частиц, именуемых фотонами. Энергия фотона e находится в зависимости от частоты света n (длины волны l):

, (2.1)

где h – неизменная Планка, c – скорость света в вакууме.

При фотоэффекте фотон, встречаясь со свободным электроном металла, дает всю свою энергию этому электрону НЕШНИЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ. Электрон, получив энергию фотона, затрачивает часть ее на преодоление потенциального барьера (работу выхода электрона из металла А), а оставшаяся часть идет на сообщение этому электрону кинетической энергии вне металла . По закону сохранения энергии,

, либо . (2.2)

Это соотношение получило заглавие уравнение Эйнштейна для наружного фотоэффекта.

Из уравнения Эйнштейна видно, что НЕШНИЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ скорость электрона , вырванного из металла в итоге фотоэффекта (фотоэлектрона), находится в зависимости от частоты n (длины волны l) падающего света, потому что величины h, m, A (для данного металла) неизменные. Как следует, если то и , тогда

. (2.3)

Более того, скорость фотоэлектронов не находится в зависимости от интенсивности I падающего света, так как НЕШНИЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ интенсивность монохроматического ( ) света определяется числом фотонов в пучке: . Если большее число фотонов N встречается со свободными электронами снутри металла, то будет больше вырванных фотоэлектронов, скорость же их не поменяется.

Yandex.Директ

Помощь в написаниикурсовых работОт 500 р! Срок от 1 денька! Без посредников и переплат! Доработка безвозмездно!author24.ru
Изолирующие соединенияГазопроводные НЕШНИЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ изолирующие соединения. Доставка по всей Рф.ttgas.ruАдрес и телефон

Если энергия фотона такая, что , то, согласно уравнению Эйнштейна (2.2), и . Как следует, при осве-щении металла светом, длина волны которого , энергия фотона достаточна только для того, чтоб совершить работу выхода А (удалить электрон из металла), но не достаточна для НЕШНИЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ сообщения электрону скорости, когда он покинет металл. Длина волны именуется красноватой границей фотоэффекта. Таким макаром, при

. (2.4)

Это выражение представляет собой уравнение Эйнштейна для красноватой границы. Согласно выражению (2.4), красноватая граница фотоэффекта определяется по формуле

. (2.5)

Таким макаром, красноватая граница фотоэффекта , зависящая только от работы выхода электрона из металла А, различна для различных металлов НЕШНИЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ (так как для различных металлов Аразлична).

Если длина волны света , то фотоэффект не наблюдается, потому что в данном случае энергия кванта меньше работы выхода электрона ( ). Электрон обладает энергией, недостаточной для преодоления потенциального барьера, и остается снутри металла.

Yandex.Директ

Услуги по лесной таксации!Стремительно! Отменно! Малые сроки! Прибыльные цены! Звони НЕШНИЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ!tverlesproekt.ruАдрес и телефон
iPhone 7 128gbза 48500 рСупер скидки на iPhone 7 128gb в Белгороде! Официальная гарантия Apple!ipac31.ruАдрес и телефонБелгород

Таким макаром, законы фотоэффекта свидетельствуют о последующем:

1) число вырванных фотоэлектронов пропорционально числу падающих фотонов (интенсивности света) при ;

2) кинетическая энергия фотоэлектронов пропорциональна частоте n (длине волны λ) падающего света;

3) каждому НЕШНИЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ веществу характерна красноватая граница фотоэффекта ( ).

Фотоэффект безынерционен, другими словами испускание фотоэлектронов начинается сразу, как на металл падает свет с длиной волны . Это свойство наружного фотоэффекта является ещё одним доказательством квантового нрава взаимодействия света с вещест-вом. Согласно же традиционным волновым представлениям, требуется существенное время для того, чтоб электрическая НЕШНИЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ волна данной интенсивности могла передать электрону энергию, достаточную для совершения им работы выхода.

Более много корпускулярные характеристики света появляются в эффекте Комптона. Южноамериканский физик А. Комптон (1892—1962), исследуя в 1923 г. рассеяние монохроматического рентгеновского излучения субстанциями с легкими атомами (парафин, бор), нашел, что в составе растерянного излучения вместе с излучением начальной длины волны НЕШНИЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ наблюдается также более длинноволновое излучение. Опыты проявили, что разность ∆λ=λ’-λне находится в зависимости от длины волны λ падающего излучения и природы рассеивающего вещества, а определяется только углом рассеяния θ:

(5.1)

λ’ - длина волны растерянного излучения, λс -комптоновская длина волны.

Эффектом Комптонаназывается упругое рассеяние коротковолнового электрического излучения (рентгеновского и γ-излучений) на НЕШНИЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ свободных (либо слабосвязанных) электронах вещества, сопровождающееся повышением длины волны. Этот эффект не укладывается в рамки волновой теории, согласно которой длина волны при рассеянии изменяться не должна: под действием повторяющегося поля световой волны электрон колеблется с частотой поля и потому испускает рассеянные волны той же частоты.

Разъяснение эффекта Комптона дано на базе квантовых НЕШНИЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ представлений о природе света. Если считать, как это делает квантовая теория, что излучение имеет корпускулярную природу, т. е. представляет собой поток фотонов, то эффект Комптона — итог упругого столкновения рентгеновских фотонов со свободными электронами вещества (для легких атомов электроны слабо связаны с ядрами атомов, потому их можно считать НЕШНИЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ свободными). В процессе этого столкновения фотон передает электрону часть собственных энергии и импульса в согласовании с законами их сохранения.

Разглядим упругое столкновение 2-ух частиц (рис. 4)— налетающего фотона, владеющего импульсом pγ=hv/cи энергией ξγ=hv, спокоящимся свободным электроном (энергия покоя W0=m0c2; m0— масса покоя электрона). Фотон, столкнувшись с НЕШНИЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ электроном, передает ему часть собственной энергии и импульса и изменяет направление движения (рассеивается). Уменьшение энергии фотона значит повышение длины волны растерянного излучения. При каждом столкновении производятся законы сохранения энергии и импульса. Согласно закону сохранения энергии,

(5.2)

а согласно закону сохранения импульса,

(5.3)

гдe W0=m0c2 – энергия электрона до столкновения НЕШНИЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ, ξγ=hv — энергия налетающего фотона, — энергия электрона после столкновения (употребляется релятивистская формула, потому что скорость электрона отдачи в общем случае значительна ε’γ=hv’ — энергия растерянного фотона. Подставив в выражение (5.2) значения величин и представив (5.3) в согласовании с рис. 3, получим

Yandex.Директ

Apple iPhone 6S 128gb за 41900 рiPhone 6S 128gb за 41900 р в Белгороде. Официальная НЕШНИЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ гарантия Apple! Входи! Еще не сделали заказ наiHerb?Более 35 000 нужных продуктов. Низкие цены. Скидки! Доставка по Рф! Зацепыдля скалолазанияПроизводство и продажа зацепов для скалолазания и фингербордов.

(5.4)

(рис. 3)

(5.5)

Решая уравнения (206.4) и (206.5) вместе, получим

Так как ν=c/λ, ν’=c/λ’ и ∆λ=λ’-λ, получим (5.6)

(5.6)

Выражение (5.6) есть не что другое, как приобретенная экспериментально Комптоном формула (5.1). Подстановка в нее значений НЕШНИЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ h, mQ и с дает комптоновскую длину волны электрона λс=h/(m0c)=2,426 пм.

Наличие в составе растерянного излучения несмещенной полосы (излучения начальной длины волны) можно разъяснить последующим образом. При рассмотрении механизма рассеяния предполагалось, что фотон соударяется только со свободным электроном. Но если электрон очень связан с атомом, как это НЕШНИЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ имеет место для внутренних электронов (в особенности в томных атомах), то фотон обменивается энергией и импульсом с атомом в целом. Потому что масса атома по сопоставлению с массой электрона очень велика, то атому передается только жалкая часть энергии фотона. Потому в этом случае длина волны λlрассеянного излучения фактически НЕШНИЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ не будет отличаться от длины волны λпадающего излучения.

Из приведенных рассуждений следует также, что эффект Комптона не можетнаблюдаться в видимой области диапазона, так как энергия фотона видимого света сравнима с энергией связи электрона с атомом, при всем этом даже наружный электрон нельзя считать свободным.

Эффект Комптона наблюдается НЕШНИЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ не только лишь на электронах, да и на других заряженных частичках, к примеру протонах, но из-за большой массы протона его отдача «просматривается» только при рассеянии фотонов очень больших энергий.

Как эффект Комптона, так и фотоэффект на базе квантовых представлений обоснованы взаимодействием фотонов с электронами. В первом случае фотон НЕШНИЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ рассеивается, во 2-м — поглощается. Рассеяние происходит при содействии фотона со свободным электроном, а фотоэффект — со связанными электронами. Можно показать, что при столкновении фотона со свободным электроном не может произойти поглощения фотона, потому что это находится в противоречии с законами сохранения импульса и энергии. Потому при содействии фотонов со свободными электронами может наблюдаться НЕШНИЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ только их рассеяние, т. е. эффект Комптона.


neprerivnie-soedineniya-pozvonkov.html
neprerivnij-perehodnij-period.html
neprerivno-stohasticheskie-modeli-q-shemi.html