Лекция №9 «Фотоэффект»

III закон внешнего фотоэффекта (Закон красной границы).

Если последовательно облучать катод различными монохроматическими излучениями, можно обнаружить, что с увеличением длины волны λ, энергия фотоэлектронов уменьшается и при некотором значении длины волны λ, внешний фотоэффект прекращается.

Наибольшее значение длины волны λ ( или наименьшее значение частоты v ) при которой внешний фотоэффект еще имеет место, называется красной границей фотоэффекта для данного вещества.

Для серебра λкр = 260нм

Для цезия λкр =>620 нм
2. Уравнение Энштейна и его применение
к трем законам фотоэффекта.

В
1905 году Энштейн дополнил теорию Планка предположив/, что свет, взаимодействуя с веществом, поглощается такими же элементарными порциями (квантами, фотонами), какими он по теории Планка и испускается.

Фотон – это частица, не обладающая массой покоя (m₀ =0), и движущаяся со скоростью, равной скорости света в вакууме (c=3·10⁸ м/с).
Квант –- порция энергии фотона.
В основе уравнения Эйнштейна для фотоэффекта лежат три постулата:
1. Фотоны взаимодействуют с электронами атома вещества и полностью поглощаются ими.
2. Один фотон взаимодействует только с одним электроном.
3. Каждый поглощенный фотон освобождает один электрон. При этом энергия фотона «ħλ» расходуется на работу выхода «ē» с поверхности вещества А_вых и на сообщене ему кинетической энергии

ћ·ν = ћ· = - уравнение Эйнштейна

Эта энергия «ħν» -будет максимальной, если электроны отрываются от поверхности.

Применение уравнения к объяснению трех законов фотоэффекта.
К I закону:
П
ри увеличении интенсивности монохроматичного излучения растет число поглощенных металлом квантов, поэтому растет и число вылетающих из него электронов и растет сила фототока:
Ко II закону:
И
з уравнения Эйнштейна:
, т.е. Е_{k max} фотоэлектрона зависит только от рода металла (А_вых.) и от частоты ν(λ) падающего излучения и не зависит от интенсивности излучения (Ф).

К III закону:

если
ħν<А_вых – то при любой интенсивности излученя фотоэффекта не будет, т.к. этой энергии фотона не хватит, чтобы вырвать ē из вещества.
ħν>А_вых – фотоэффект наблюдается, так как энергии фотона хватит и на работу выхода А_вых., и на сообщение ē кинетической энергии Е_{к max}.

ħν=А_вых – граница фотоэффекта при которой
и энергии фотона хватает только на выход ē с поверхности металла.


В этом случае уравнение Эйнштейна имеет вид:
- красная граница фотоэффекта