Фотоэффект

Тема: Фотоэффект. Законы фотоэффекта.
1.Фотоэффект – вырывание электронов из вещества под действием света.
Открытие явления: Г. Герц в 1887 году.
Исследование явления: А.Г.Столетов в 1888 году.
2. Опыты Столетова
Экспериментальная установка: вакуумная трубка с катодом(-) и анодом (+), источник постоянного
тока, вольтметр и амперметр
При освещении катода светом из него вырываются
электроны, и в цепи возникает фототок.
Вольтамперная характеристика:
Iнас– ток насыщения (число фотоэлектронов)
Uз – задерживающее напряжение (Ек фотоэлектронов)
I
Iнас
Uз
U
3. Законы фотоэффекта
1-й закон: Количество электронов, вырываемых
пропорционально интенсивности светового излучения.
светом
за
1секунду,
прямо
2-й закон: Кинетическая энергия (Ек) вырванных электронов пропорциональна частоте
падающего излучения и не зависит от его интенсивности.
3-й закон: Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта νmin [Гц].
Красная граница фотоэффекта – минимальная частота света, при которой начинается
фотоэффект для данного вещества.
- условие существования
νmin ≥ ν
фотоэффекта
ν
νmin
4. Теория фотоэффекта
А.Эйнштейн (1905 г.) на основе гипотезы М.Планка – излучение и
поглощение света происходит порциями (квантами).
Фотон – световой квант (частица света).
Е = hν
m
E h

c2 c2
h
p  mc 
c
- энергия фотона (кванта)
- масса фотона
(mпокоя=0)

-импульс фотона
ñ

5.Уравнение Эйнштейна: энергия фотона тратится на работу выхода электрона из
вещества и сообщение ему кинетической энергии
hν =Aвых+ Eк
ν
min

Aâûõ
h
- уравнение Эйнштейна
- красная граница фотоэффекта
Aвых – работа выхода электронов [Дж]
Eк – кинетическая энергия электронов [Дж]
h  6,62  10 34 Äæ  ñ
-постоянная Планка
1ýÂ  1,6  10 -19 Äæ
6. Применение фотоэффекта
фотоэлемент - преобразует световую энергия в электрический ток.
 используется в солнечных батареях - искусственных спутников Земли, электростанций в
пустыне.
 Запись и воспроизведение звука в кино;
 Автоматика (турникет в метро, двери в аэропорту);
 Фотометрия – измерение силы света, яркости, освещённости;
 Фототелеграф, фототелефон.
Задачи
1. Определите частоту излучения, энергия фотонов которого равна 2  10 19 Äæ .
2. Определите энергию фотонов соответствующих волнам с длиной волны 0,4 мкм.
3. Определите красную границу для калия.
4. Возникнет ли фотоэффект в цинке под действием излучения, имеющего частоту 3  1015 Гц?
5. Какую максимальную кинетическую энергию имеют электроны, вырванные из лития при
облучении светом 5  1015 Гц?
6. Определите частоту излучения, вызывающего фотоэффект из цинка, если максимальная
энергия вырванных электронов равна 4,5  10 19 Дж.
7. Какова максимальная скорость электронов, вырванных с поверхности платины при
облучении её светом с длиной волны 100 нм?
8. Найдите массу и импульс фотонов для инфракрасного излучения, имеющего частоту 10 12 Гц.