89.Явище зовнішнього фотоефекту

1. Знайомство з явищем. Якщо освітити негативно заряджену пластинку ультрафіолетовим випромінюванням, то заряд на пластинці швидко спадає, бо електрони під дією випромінювання покидають пластинку. Це явище на даний час використовується у деяких видах сканерів, ксероксах і приладах керування електричними схемами.

2. Визначення явища. Зовнішнім фотоефектом називають явище вибивання електронів з поверхні речовини електромагнітними квантами.

3. Умови виникнення явища. а.) Довжина світлової хвилі, що викликає фотоефект не повинна перебільшувати червону межу фотоефекту. б.) Явище зовнішнього фотоефекту найкраще спостерігається на металах, бо вони мають вільні електрони.

в) Експериментально було встановлено, що лише невелика частина енергії (приблизно 1 % поглинутої речовиною енергії електромагнітних квантів) затрачається на вибивання електронів, а решта йде на підвищення температури речовини, тобто перетворюється у внутрішню енергію.

4. Описується явище фотоефекту рівнянням А. Ейнштейна для фотоефекту і трьома законами фотоефекту.

Рівняння А. Ейнштейна для фотоефекта

1. Описує явище зовнішнього фотоефекту на основі закону збереження енергії.

2. Визначення. Енергія кванту світла іде на вибивання електрона з поверхні речовини і надання йому кінетичної енергії.

3. hν=A+W_max. Деh – постійна Планка;- частота світла;А– робота виходу електрона з поверхні речовини;W_max - максимальна кінетична енергія електрона.

4. Межі застосування. Рівняння використовують для зовнішнього фотоефекту, описуючи взаємодію одного електромагнітного кванта з одним електроном. За рівнянням можна визначити тільки максимальну кінетичну енергію електрона.

Постійна Планка h

Це фундаментальна фізична стала, що визначає широке коло фізичних явищ, яким властива дискретність h= 6,63∙10^-34Дж∙с

Робота виходу А (ф.в.)

1. Робота виходу – це характеристика властивостей речовини.

2. Визначення. Це найменша робота, яку потрібно затратити, щоб вибити електрон з поверхні металу.

3. Робота виходу – це скалярна величина.

4. Робота виходу – це таблична величина.

5. [A] = Дж. (Джоуль). Існує не системна одиниця вимірювання роботи виходу. Її називають електрон-Вольт (еВ). 1еВ = 1,6∙10^-19 Кл∙1В = 1,6∙10^-19Дж.

Максимальна кінетична енергія фотоелектрона W_max (ф.в.)

1. Максимальна кінетична енергія фотоелектрона – характеризує енергію електрона, яку він отримує внаслідок зовнішнього фотоефекту.

2. Визначення. Максимальна кінетична енергія електрона – це енергія електрона, що вилетів з поверхні речовини при явищі зовнішнього фотоефекту(Рис. 6.6).

3. Максимальна кінетична енергія електрона – це скалярна величина.

4. Максимальна кінетична енергія електрона в залежності від поставленої задачі, може бути визначена за допомогою однієї з трьох формул.

- цю формулу використовують для визначення швидкості фотоелектрона.

W_max=eU_з- цю формулу використовують при визначенні затримуючої напруги для фотоелектрона (Рис.6.7а).

*Затримуюча напруга (U_з), це найменша напруга при якій всі фотоелектрони повертаються до електрода звідки вони були вибиті.

W_max=eφ- цю формулу використовують для визначення потенціалу, отриманого тілом внаслідок явища фотоефекту (Рис. 6.7б), деm– маса електронаv- швидкість фотоелектронуe– заряд електронуU_з- затримуюча напругаφ – потенціал , який набуває тіло в наслідок фотоефекта.

5. [W_max] = Дж. (еВ)