- •1 Отпика
- •1.1 Развитие взглядов на природу света. Световые волны
- •1.2. Отражение и преломление плоской волны на гранях двух диэлектриков
- •1.3. Полное внутренне отражение
- •1.4. Соотношение между амплитудой и фазой
- •2 Интерференция
- •2.1 Явление интерференции. Сложение колебаний
- •2.2 Ширина интерференционных полос
- •2.3 Способы наблюдения интенсивности делением волнового фронта волны
- •2.4 Способы получения когерентных пучков делением амплитуды
- •Полосы равной толщины
- •2.5 Применение интерференции
- •Определение малых удлинений тел при их нагревании
- •3 Дифракция
- •3.1 Принцип Гюйгенса-Френеля
- •3.2 Прямолинейность распространения света. Зоны Френеля
- •3.3 Дифракция от среднего отверстия
- •3.4. Дифракционная решетка
- •4 Взаимодействие электромагнитных волн с веществом
- •4.1 Дисперсия света
- •4.2 Электронная теория дисперсии света
- •4.3 Поглощение (абсорбция света)
- •4.4 Рассеяние света
- •5 Квантовые свойства света
- •5.1 Виды фотоэлектрического эффекта
- •5.2 Законы внешнего фотоэффекта (законы Столетова)
- •5.3 Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта
- •5.4 Применение фотоэффекта
- •Заключение
- •Список использованных источников
5 Квантовые свойства света
5.1 Виды фотоэлектрического эффекта
Фотоэлектрическим эффектом называется явление взаимодействия электромагнитного излучения с веществом, в результате которого энергия фотонов передается электронам вещества.
Существует три вида фотоэлектрического эффекта:
внешний
внутренний
вентильный
Внешним фотоэлектрическим эффектом называется испускание электронов () веществом под действием электромагнитным излучением. Внешний фотоэлектрический эффект наблюдается в твердых телах (металл, полупроводники, диэлектрики), а так же в газах на отдельных атомах и молекулах (фотоионизация).
Внутренний фотоэлектрический эффект – это вызванные электромагнитным излучением перехода электронов внутри полупроводника или диэлектрика из связанных состояний в свободные без вылета.
В результате концентрация носителей тока внутри тела увеличивается, что приводит к возникновению фотопроводимости или к возникновению электродвижущей силы.
Вентильный – возникновение электродвижущей силы (фото-э.д.с.) при освещении контакта двух различных полупроводников или полупроводника и металла (при отсутствии внешнего поля).
Этот фотоэлектрический эффект открывает пути для прямого преобразования солнечной энергии в электрическую.
Фотоэлектрический эффект был обнаружен в 1887г. Герцем и детально исследован в работах Столетова.
Вопыте Столетова в электрическую цепь был включен конденсатор, одна из обкладок которого (положительно заряжена) была изготовлена из медной сетки, а вторая (отрицательно заряжена) цинковая пластинка.
Оказалось, что даже при незамкнутой цели при излучении электрической дуги, содержащей ультрафиолетовое излучение, в цепи возникает электрический ток.
Изобразим вольтамперную характеристику фототока (зависимость фототока от напряженности между электродами).
З десь изображены две кривые, соответствующие различным освещенностям катода(частота света в обоих случаях одинакова).
По мере увеличения , фототок постоянно возрастает, т.е. большое число фотоэлектронов достигает анода. Положительная характеристика кривых показывают, что электроны вылетают из катода с различными скоростями. Максимальное значениетока насыщения определяется таким значением, при котором все электроны, испускаемые катодам достигли анода.
(5.1)
где - число электронов, используемых катодом в 1с.
Из вещества характеристики следует, что при фототок не исчезает, следовательно электроны, выбитые светом из катода, обладают некоторые начальные скоростиих кинетическая энергия не равняется нулю, и они могут достичь анода без внешнего поля.
Для того, чтобы фототок стал равен нулю, необходимо приложить задерживающее напряжения .
При ни один из электронов не может преодолеть задерживающего потенциала и достигнуть анода.
Следовательно:
(5.2)
Т.е. измерив заряд напряжения , может определить максимальное значение скорости и кинетическая энергию электронов. При изучении вещества характеристику различных материалов, при различных частотах падающего на катод изучения и различных освещенности были установлены следующие три законы фотоэффекта.