Меню

Формула запирающего напряжения через частоту

Лекции по атомной физике — Фотоэффект

Определение

Определение: фотоэффект – это вырывание электронов из металла под действием падающего света.

Вырванные электроны называются «фотоэлектронами».

Законы фотоэффекта

а) Скорость фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего света.

б) Число фотоэлектронов пропорционально интенсивности падающего света.

AtomnayaFizika Fotoeffekt

AtomnayaFizika VoltAmpernayaXarakteristika

I_ <нас>– ток насыщения;

U_ <з>– задерживающее или запирающее напряжение.

Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта

E_ <ф>– энергия падающего фотона, т.е. частицы света

\nu – частота падающего света

\nu=\frac<1> , где T – период

h – постоянная Планка

A_ <вых>– работа выхода электрона из металла, т.е. работа, которую необходимо совершить, чтобы вырвать электрон из вещества

Кинетическая энергия фотоэлектрона:

v_ – скорость фотоэлектрона;

m_ – масса электрона

Красная граница фотоэффекта

Минимальная частота, при которой возможен фотоэффект:

v_ <кр>– красная граница по частоте;

\lambda – длина волны света

Cвязь между частотой и длиной волны:

c – скорость света в вакууме

\lambda_ <кр>– красная граница по длине волны

AtomnayaFizika KrasnayaGranica

Задерживающее напряжение

Определение: Задерживающее напряжение – это напряжение обратной полярности, при котором все электроны возвращаются назад на тот электрод, с которого были вырваны.

Это происходит, когда работа поля по возращению электронов становится равной кинетической энергии:

Подставим это выражение в уравнение Эйнштейна:

С другой стороны:

q_ <0>– заряд носителя электричества;

v – скорость дрейфа, т.е. направленного движения частиц;

S – площадь поперечного сечения проводника

При увеличении частоты скорость фотоэлектронов растет \Rightarrow растет задерживающее напряжение.

При увеличении интенсивности света растет концентрация электронов \Rightarrow растет ток насыщения.

Энергия и импульс фотона

Замечание: Фотоны не имеют массы покоя. Рождаясь, они приобретают скорость c.

Корпускулярно-волновой дуализм

Определение: Корпускулярно-волновой дуализм – это двойственность свойств элементарных частиц: они одновременно обладают свойствами частиц и волн.

Длина волны де Бройля

Длину волны можно определить для любой частицы.

Читайте также:  Нервное напряжение тремор рук

Источник



Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта

date image2014-02-09
views image26625

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с увеличением частоты света и не зависит от интенсивности света.

Законы Столетова для фотоэффекта

При положительном напряжении освещен катод

При отрицательном напряжении освещен анод

Запирающим напряжением Uз называется напряжение, при котором фотоэффект прекращается.

Запирающее напряжение Uз связано с максимальной кинетической энергией фотоэлектронов Ek(max) соотношением Ek(max) = Uзe

1. Сила фототока насыщения пропорциональна интенсивности света.

3. Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, то есть наименьшая частота νmin, при которой возможен фотоэффект

Объяснение фотоэффекта проведено на основе квантовой гипотезы Планка

Энергия падающего фотона расходуется на преодоление работы выхода электрона из вещества и сообщение электронам кинетической энергии

Работа выхода электронов из металла равна минимальной энергии, которой должен обладать электрон для освобождения с поверхности вещества.

Существует внешний и внутренний фотоэффект .

1. Фотоэффект невозможен, если энергии падающего фотона недостаточно для преодоления работы выхода, hν

2. Если hνmin = Авых — порог фотоэффекта.

Частота и длина волны красной границы фотоэффекта:

Источник

Задание №21 ЕГЭ по физике

Содержание

Фотоэффект

Для удовлетворительного решения задания № 21 требуется понимать, в чем заключается явление фотоэффекта, и знать, какие физические величины его описывают и какие соотношения между ними существуют. Все необходимые для решения задания сведения содержатся в разделе теории. Дополнительно при анализе решения может потребоваться знание понятий и формул из других тем и разделов физики, например, понятие спектра, энергии фотона, кинетической энергии.

Теория к заданию № 21 ЕГЭ по физике

Понятие фотоэффекта

Фотоэффект – или фотоэлектрический эффект – это явление, заключающееся во взаимодействии вещества и света, приводящем к передаче атомам вещества (конкретно – электронам) энергии фотонов света, падающих на него.

Читайте также:  Схема преобразователя напряжения 12 220 2000вт своими руками

Фотоэффект в твердых и жидких веществах может быть внешним или внутренним. Внешний фотоэффект заключается в вылете электронов из атомов при поглощении фотонов. При внутреннем фотоэффекте вырванные из атомов электроны остаются в веществе, однако при этом изменяется величина их энергии. Фотоэффект в газах называется фотоионизацией и, по сути, представляет собой процесс, аналогичный внешнему фотоэффекту в жидкостях и твердых телах.

Законы фотоэффекта

В квантовой физике сформулировано 3 закона фотоэффекта.

I закон: Сила тока насыщения I н пропорциональна мощности падающего на поверхность вещества (тела) светового излучения.

II закон: Максимальная кинет.энергия

фотоэлектронов линейно зависит (возрастает) от изменения (возрастания) частоты света. От мощности его излучения кинетическая энергия не зависит.

III закон: Для любого вещества имеется красная граница (порог) фотоэффекта. Порогом является минимальная частота (или максимальная длина волны) светового потока, при которой фотоэффект еще возможен. При дальнейшем снижении величины частоты (или повышении длины волны) фотоэффект не происходит.

Работа выхода электрона

Работа выхода (А) – это количество энергии, необходимое для освобождения (испускания) электрона из твердого тела при фотоэффекте. Для того чтобы это произошло, электрон должен обладать кинетической энергией, большей А.

Поскольку при поглощении фотона твердым телом энергия электрона увеличивается на Е=hν, то условием его освобождения из вещества является равенство Е к=hν–А. Это выражение называется ур-нием Эйнштейна для фотоэффекта.

Из уравнения Эйнштейна может быть найдена красная граница фотоэффекта:

Монохроматический свет

Монохроматический свет представляет собой излучение, осуществляющееся в диапазоне частот, которые воспринимаются человеческим глазом. На практике монохроматическое излучение может быть получено посредством призматических систем, газоразрядных ламп, лазера и др.

Запирающее напряжение

При подключении к освещаемому проводнику отрицательного полюса источника тока и постепенном повышении напряжения, сила тока сначала возрастает, а затем, достигнув определенного значения, перестает изменяться, поддерживая эту величину постоянной. Напряжение, при котором сила тока перестает увеличиваться, называется запирающим (обозн.: U зап). Максимально же достигнутое таким способом значение силы тока называют фототоком насыщения (обозн.: I н).

Читайте также:  Контроллер напряжения для светодиодов

Источник