Фотоэффект

    Дисциплина: Химия и физика
    Тип работы: Курсовая
    Тема: Фотоэффект

    Содержание.
    Введение………..……………………………………………………………………………3
    История открытия фотоэффекта…………………………………………4
    Законы Столетова……………………………………………………………….6
    Уравнение Эйнштейна………………………………………………………..8
    Внутренний фотоэффект…………………………………………………….13
    Применение явления фотоэффекта…………………………………….15
    Список литературы…….……………………………………………………………….19
    Введение.
    Многочисленные
    оптические явления непротиворечиво объясняли, исходя из представлений о волновой природе света. Однако в конце
    – начале
    в. были открыты и изучены такие явления, как фотоэффект, рентгеновское излучение, эффект Комптона, излучение атомов и молекул, тепловое излучение и
    другие, объяснение которых с волновой точки зрения оказалось невозможным. Объяснение новых экспериментальных фактов было получено на основе корпускулярных представлений о природе света.
    Возникла парадоксальная ситуация, связанная с применением совершенно противоположных физических моделей волны и частицы для объяснения оптических явлений. В одних явлениях свет проявлял
    волновые свойства, в других – корпускулярные.
    Среди разнообразных явлений, в которых проявляется воздействие света на вещество, важное место занимает
    фотоэлектрический эффект, то есть испускание электронов веществом под действием света. Анализ этого явления привел к представлению о световых квантах и сыграл чрезвычайно важную роль в
    развитии современных теоретических представлений. Вместе с тем фотоэлектрический эффект используется в фотоэлементах получивших исключительно широкое применение в разнообразнейших областях науки и
    техники и обещающих еще более богатые перспективы.[1]
    История открытия фотоэффекта.
    Открытие фотоэффекта следует отнести к 1887 г., когда Герц обнаружил, что освещение ультрафиолетовым светом электродов искрового промежутка, находящегося под
    напряжением, облегчает проскакивание искры между ними.
    Явление, обнаруженное Герцом, можно наблюдать на следующем легко осуществимом опыте (рис. 1).
    Величина искрового
    промежутка
    подбирается таким образом, что в схеме, состоящей из трансформатора Т и конденсатора С, искра проскакивает с трудом (один – два раза в минуту). Если
    осветить электроды
    , сделанные из чистого цинка, светом ртутной лампы
    , то разряд конденсатора значительно облегчается:
    искра начинает проскакивать
    Рис. 1. Схема опыта Герца
    довольно
    часто, если
    конечно,
    мощность
    трансформатора достаточна
    для быстрой зарядки конденсатора С. Поместив между лампой и электродами
    стекло
    , мы преграждаем доступ ультрафиолетовым лучам, и явление прекращается. [1]
    Фотоэффект был объяснён в
    1905
    году
    Альбертом Эйнштейном
    (за что в
    1921
    году он получил
    Нобелевскую премию
    ) на основе
    гипотезы
    Макса Планка
    о квантовой природе света. В работе
    Эйнштейна
    содержалась важная новая гипотеза — если
    Планк
    предположил, что свет
    излучается только квантованными порциями, то Эйнштейн уже считал, что свет и
    существует только в виде квантовых порций. Из представления о свете как о частицах (
    фотонах
    ) немедленно следует формула Эйнштейна для фотоэффекта:
    где
    - кинетическая энергия вылетающего электрона,
    - работа выхода для данного вещества,
    - частота падающего света,
    - постоянная Планка,
    которая оказалась ровно той же, что и в формуле Планка для
    излучения абсолютно чёрного тела
    Из этой формулы следует существование
    красной границы фотоэффекта
    . Таким образом, исследования фотоэффекта были одними из самых первых квантово - механических исследований.
    Законы Столетова.
    Впервые (1888 – 1890), подробно анализируя явление фотоэффекта, русский физик А.Г.Столетов получил принципиально
    важные результаты. В отличие от предыдущих исследователей он брал малую разность потенциалов между электродами. Схема опыта Столетова представлена на рис.2.
    Два электрода (один в виде сетки, другой – плоский), находящиеся в вакууме, присоединены к батарее. Включенный в цепь амперметр
    служит для измерения возникающей силы тока. Облучая катод светом различных длин волн,
    Столетов пришел к выводу, что наиболее эффективное действие оказывают ультрафиолетовые лучи. Кроме того, было установлено, что сила тока, возникающего под
    действием света, прямо пропорциональна его интенсивности.
    В 1898 г. Ленард и Томсон методом отклонения зарядов в электрическом и магнитном полях определили удельный заряд
    заряженных
    частиц, вырываемых
    Рис. 2. Схема опыта Столетова.
    светом
    из
    катода, и получили
    выражение
    СГСЕ
    ед.з/г, совпадающее с известным удельным зарядом электрона. Отсюда следовало, что под действием света происходит вырывание электронов из вещества катода.
    Путем обобщения полученных результатов были установлены следующие
    закономерности фотоэффекта:
    При неизменном спектральном составе света сила фототока насыщения прямо пропорциональна падающему на катод световому потоку.
    Начальная кинетическая энергия вырванных светом электронов линейно растет с ростом частоты света и не зависит от его
    интенсивности.
    Фотоэффект не возникает, если частота света меньше некоторой характерной для каждого металла величины
    , называемой
    красной границей.
    Первую закономерность фотоэффекта, а также возникновение самого фотоэффекта легко объяснить, исходя из законов классической физики. Действительно, световое
    поле, воздействуя на электроны внутри металла, возбуждает их колебания. Амплитуда вынужденных колебаний может достичь такого значения, при котором электроны покидают металл; тогда и
    наблюдается фотоэффект.
    Ввиду того, что согласно классической теории интенсивность света прямо пропорциональна квадрату электрического вектора, число вырванных
    электронов растет с увеличением интенсивности света.
    Вторая и третья закономерности фотоэффекта законами классической физики не
    объясняются.
    Изучая зависимость фототока (рис. 3), возникающего при облучении металла потоком монохроматического света, от разности потенциалов между
    электродами (такая зависимость обычно называется вольт – амперной характеристикой фототока), установили, что: 1) фототок возникает не только при
    , но и при
    ; 2) фототок отличен от нуля до строго определенного для данного металла отрицательного значения разности потенциалов
    , так называемого задерживающего потенциала; 3) величина запирающего (задерживающего) потенциала не зависит от интенсивности падающего света; 4) фототок растет с уменьшением
    абсолютного значения задерживающего потенциала; 5) величина фототока растет с ростом
    и с какого – то определенного значения
    фототок (так называемый
    7) величина
    задерживающего
    Рис. 3. Характеристика
    потенциала зависит от частоты падающего света;
    фототока.
    8) скорость вырванных под действием света электронов не зависит от интенсивности света, а зависит только от его частоты. [2]
    Уравнение Эйнштейна.
    Явление фотоэффекта и все его закономерности хорошо объясняются с помощью квантовой теории света, что подтверждает квантовую природу
    света.
    Как уже было отмечено, Эйнштейн (1905 г.), развивая квантовую теорию Планка, выдвинул идею, согласно которой не только излучение и
    поглощение, но и распространение света...

    Забрать файл

    Похожие материалы:


    Добавить комментарий
    Старайтесь излагать свои мысли грамотно и лаконично

    Введите код:
    Включите эту картинку для отображения кода безопасности
    обновить, если не виден код



ПИШЕМ УНИКАЛЬНЫЕ РАБОТЫ
Заказывайте напрямую у исполнителя!


© 2006-2016 Все права защищены