Всего на сайте:
148 тыс. 196 статей

Главная | Физика

Квантовые объяснения фотоэффекта  Просмотрен 53

(практическая работа)

 

 

При облучении поверхности проводника, включенного в электрическую схему в виде катода экспериментально наблюдается зависимость возникающего фототока от напряжения.

 

Рис.2 Зависимость фототока от напряжения

 

При пападании излучения на поверхность проводника, фотоны поглощаются электронами и при этом передают им свою энергию

 

E= hν

 

Закон сохранения энергии, записанный Эйнштейном для фотоэффекта, состоит в утверждении, что энергия фотона , приобретенная электроном, позволяет ему покинуть поверхность проводника, совершив работу выхода A. Остаток энергии реализуется в виде кинетической энергии

 

 

Энергия теперь уже свободного электрона

 

(1)

 

Для того чтобы прекратить течение тока в цепи, необходимо на фотоэлемент подать тормозящее запирающее напряжение (UзВ).

 

Ток исчезнет, когда

 

(2)

 

С увеличением частоты падающего света будет расти энергия фотонов и кинетическая энергия фотоэлектронов. Теперь для торможения таких более энергичных электронов потребуется более высокое запирающее напряжение

 

(3)

 

Если уменьшать частоту падающего на фотокатод света (Гц), будет уменьшаться энергия фотонов и кинетическая энергия фотоэлектронов. При некотором граничном значении частоты vk, кинетическая энергия фотоэлектронов станет равной нулю.

 

  Рис. Изменение кинетической энергии фотона от частоты

 

 

Тогда красную границу можно определить

 

и (4)

 

При дальнейшем снижении частоты, энергия фотонов окажется меньше работы выхода. В результате эмиссия электронов с поверхности металла не произойдет.

При достаточно больших положительных значениях напряжения ток достигает своей предельной величины , называемой током насыщения, и дальше возрастать перестаёт. Это связано с тем, что напряжение, ускоряющее электроны, становится настолько велико, что анод захватывает вообще все электроны, выбитые из катода — в каком бы направлении и с какими бы скоростями они не начинали движение.

 

При этом ток насыщения равен

 

(5)

где N –количество фотонов:

- квантовый выход (учитывает потери при поглощении и отражении фотонов).

 

За интервал времени Δt на поверхность падает N фотонов. Поглощенные фотоны передают телу импульс, равный

 

(6)

Сила давления, согласно второму закону Ньютона, равна

 

поэтому давление света определяется из соотношения:

 

(7)

Учитывая ( 5 ) получим для давления света

 

(8)

Таблица 1

 

Справочные данные по работе выхода для металлов ,А(10-19)Дж

Ме Cs Ba Al Fe Mo Cu W Cr Ni Pt
1,89 2,29 3,74 4,36 4,37 4,47 4,50 4,51 4,84 5,29

 

Постоянная Планка h=6,626∙10 -34 Дж∙с

Заряд электрона e = 1.6∙10-19 Кл (А∙с)

Скорость света c = 3∙10-8 м/с

Предыдущая статья:Определение полной энергии излучения Следующая статья:А. СОЛЖЕНИЦЫН “РУССКИЙ ВОПРОС” К КОНЦУ XX ВЕКА 1 страница
page speed (0.0428 sec, direct)