Фотоэффект. Внешний и внутренний фотоэффект. Законы. Приборы.
В 1887 г. Г.Герц обнаружил, что при облучении УФ лучами искрового промежутка, находящегося под высоким напряжением, облегчается разряд через воздух, т.е. разряд возникает при таком расстоянии между электродами, при котором в отсутствии облучения он не происходит.
Фотоэлектрический эффект или фотоэффект – влияние излучения на электрические явления.
Внешний фотоэффект – вылет электронов из вещества под действием падающего на него излучения.
В 1888 г. Столетов исследовал закономерности фотоэффекта:
Фотоэффект создается УФИ;
Фототок измеряется прямо пропорционально интенсивности УФ лучей.
Фототок насыщения - наибольший фототок, получающийся при неизменном световом потоке.
Закон внешнего фотоэффекта:
Фототок
насыщенный прямо пропорционален
падающему на электрод световому потоку.
Если обозначить наименьшее задерживающее
напряжение, при котором фототока нет,
через
,
максимальную скорость выбивания
электронов, через
,
то можно написать:
Максимальная кинетическая энергия выбивающего излучения электронов не зависит от интенсивности излучения, а определяет только его частоту. ( или длиной волны и материалом электрода).
Красная граница фотоэффекта – наибольшая длина волны, при котором ещё можно наблюдать фотоэффект.
Красная граница фотоэффекта определяется только материалом электрода и не зависит от интенсивности излучения.
– уравнение Эйнштейна для внешнего
фотоэффекта
Таким образом, кинетическая энергия вылетающих электронов зависит от частоты или длины волны излучения.
~
~
-
~
-
-
-
1
эВ =
Т.к. при облучении п\п повышается концентрация свободных носителей зарядов, то повышается его проводимость.
Генерация свободных носителей зарядов в полупроводнике происходит вследствие облучения проводника – внутренний фотоэффект.
Фотопроводимость - дополнительная проводимость п/п, обусловленная облучением.
Различие между внутренним и внешним фотоэффектами:
При внешнем – электроны вырываются из вещества, а при внутреннем – остаются внутри него.
Приборы:
Фотоэлементы – приборы, с помощью которых осуществляется превращении энергии излучения в электрическую энергию.
О А К
О - стеклянный баллон из которого удален воздух, с небольшим «окном»
К – светочувствительный слой
А – металлическое кольцо
Планетарная модель атома. Серии спектральных линий. Постулаты Бора.
В 1855 г. швейцарский физик И. Бальмер нашёл опредёленную закономерность в расположении спектральных линий водорода, т.е. строго определённых длин волн излучения и поглощения атомов.
Подобные закономерности классическая физика не могла объяснить, т.к. электрон, двигаясь вокруг ядра с центростремительным ускорением, под действием силы притяжения к ядру, должен излучать электромагнитные волны непрерывно и в результате упасть на ядро, чего в действительности не происходит.
Первым признал ограниченность применения законов классической физики к атомам датский учёный Н. Бор. Бор ввел идеи квантовой теории в ядерную модель атома Резерфорда. А в 1913 г. Бор разработал теорию атома водорода.
В основе теории Бора лежат три постулата:
Электроны могут двигаться вокруг ядра только по строго определённым орбитам ,соответствующих одному из энергетических уровней атома.
Когда электрон движется по одной из разрешённых орбит атом находится в устойчивом состоянии, т.е. не излучает и не поглощает энергию.
Когда электрон перескакивает с одной из дозволенных орбит на другую, более близкую к ядру, атом испускает квант энергии (фотон) в виде излучения, частота которого определяется формулой Планка.
Из постулатов Бора следует, что величина кванта, испускаемого атома при переходе из одного устойчивого состояния в другое, равна разности значений энергии атома в этих 2-ух состояниях.
– постоянная Ридберга
Атом может находиться в 2-ух состояниях:
Основное состояние – электрон движется по ближайшей к ядру дозволенной орбите атома. ( наиболее устойчивое, в нём атом может находиться неограниченно долгое время, оно соответствует наименьшему возможному энергетическому уровню атома.
Возбуждённое состояние – электрон движется по какой-либо другой из дозволенных орбит. ( менее устойчивое состояние, через
атом самопроизвольно возвращается в
основное состояние, излучая при этом
квант энергии.
Первая модель – модель Томпсона
Атом – это положительное тело с вкрапленными в него электронами.
Английский физик Резерфорд экспериментально опроверг строение атома Томпсона, создав установку, в которой используются - частицы.
источник - частиц диафрагма рассеивающая фольга вспышка люминесцентный экран
- частица может быть отброшена назад лишь в том случае, если положительный заряд атома и его масса сконцентрированы в очень малом объёме => атом состоит из ядра (тело малых размеров, в котором сконцентрирована вся масса атома и его положительный заряд) и вращающихся вокруг него электронов.