Меню

Фотоэффект при запирающем напряжении

Фотоэффект при запирающем напряжении

В начале XX века было установлено, что свет излучается и поглощается отдельными порциями – квантами . Энергия каждого кванта пропорциональна частоте излучения:

Фотоэффектом называется явление высвобождения электронов с поверхности тела под действием электромагнитного излучения.

Количественные закономерности фотоэффекта:

  • Сила тока насыщения (фактически, число выбиваемых с поверхности электронов за единицу времени) прямо пропорциональна интенсивности светового излучения, падающего на поверхность тела.
  • Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности.
  • Если частота света меньше некоторой определенной для данного вещества минимальной частоты νкр, то фотоэффект не наблюдается (достигается т. н. красная граница фотоэффекта ).

Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:

где – работа выхода электронов из материала катода, а – максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов.

Отсюда следует, что красная граница фотоэффекта определяется формулой Запирающее напряжение, которое необходимо приложить, чтобы фототок прекратился, можно найти по формуле:

Явление фотоэффекта экспериментально доказывает квантовую природу света.

Источник



Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта

date image2014-02-09
views image26636

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

Читайте также:  Сечение токопроводящей жилы напряжение

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.

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.

Читайте также:  Регулятор напряжения генератор приора кзатэ

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).

Источник