168040561096261661.1.2.Реферат Идиятов Р.Д. ГБсЗ 17-01. Фотоэффект, уравнение Эйнштейна для него. Фотоэффектом
 Скачать 76.51 Kb.
|
|
Фотоэффект, уравнение Эйнштейна для него. Фотоны, их масса и импульс. Опыт Боте. Давление света. Фотоэффект, уравнение Эйнштейна для него. Фотоэффектом называют явление, когда вещество взаимодействует с электромагнитным излучением и в итоге энергия излучения передается электронам вещества. Фотоэффект называется внешним (фотоэлектронная эмиссия), если он сопровождается вылетом электронов с поверхности вещества, а вылетающие в процессе электроны-фотоэлектронами. Если фотоэффект не происходит путем вылета электронов с поверхности вещества, то его называют внутренним.1  Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта На основе квантовых представлений Эйнштейн объяснил фотоэффект. Электрон внутри металла после поглощения одного фотона получает порцию энергии и стремится вылететь за пределы кристаллической решетки, т.е. покинуть поверхность твердого тела. В этот момент часть энергии израсходуется на совершение работы для преодоления сил, которые удерживают его внутри вещества. Остаток энергии будет равен кинетической энергии электрона2   Законы внешнего фотоэффектаПервый закон фотоэффекта: фототок насыщения - максимальное число фотоэлектронов, которые вырываются из вещества за определенный промежуток времени, - прямо пропорционален интенсивности падающего излучения. Увеличение интенсивности света означает, что увеличение числа падающих фотонов, выбывшие с поверхности металла больше электронов. Второй закон фотоэффекта: максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего излучения и линейно возрастает путем увеличения частоты падающего излучения. Фототоком можно управлять, подавая различные напряжения на металлические пластины. Ток уменьшится, если на систему подать небольшое напряжение обратной полярности, которая затрудняет вылет электронов, так как фотоэлектронам, кроме работы выхода, придется совершать дополнительную работу против сил электрического поля. Максимальная кинетическая энергия электронов выражается через задерживающее напряжение:   Третий закон фотоэффекта: для каждого вещества существует граничная частота такая, что излучение меньшей частоты не вызывает фотоэффекта, какой бы ни была интенсивность падающего излучения. Эта минимальная частота излучения называется красной границей фотоэффекта.   Для определенных веществ процесс фотоэффекта возникает в результате действия ультрафиолетового излучения. Однако большинство металлов, такие как литий, натрий и калий испускают электроны даже при облучении видимым светом. Фотоны, их масса и импульс Согласно гипотезе световых квантов Эйнштейна, свет испускается, поглощается и распространяется дискретными порциями (квантами), которые называются фотонами. Энергия фотона  Массадвиженияфотонаmγнаходится из закона взаимосвязи массы и энергии  Фотон – элементарная частица, котораядвигаетсясоскоростьюсветас и имеет массу покоя, которая равна нулю. Следовательно, масса фотона имеет различие от массы таких элементарных частиц, как электрон, протон и нейтрон, обладающие отличной от нуля массой покоя и могут находиться в состоянии покоя. Импульс фотонарγопределяется по формуле  Итак, как мы видим, фотон, как и любая другая частица, характеризуется энергией, массой и импульсом. Если фотоны обладают импульсом, то свет, который падает на тело, оказывает на него давление. С точки зрения квантовой теории, давление света на поверхность обусловлено тем, что каждый фотон при соударении с поверхностью передает ей свой импульс. Световое давление определяется по формуле  где  –коэффициентотражениясвета; Е0–энергия, падающаянаединицуповерхностизаединицувремени (мощностьизлученияЕ0 = Nhv, где N–числофотонов, падающихнаединицуповерхностизаоднусекунду).3Опыт Боте.Наиболее непосредственное подтверждение гипотезы Эйнштейна дал в 1924 г. опыт Боте'). Тонкая металлическая фольга Ф помещалась между двумя газоразрядными счетчиками Сч. Фольга освещалась слабым пучком рентгеновских лучей, под действием которых она сама становилась источником рентгеновского излучения ((это явление называется рентгеновской флуоресценцией). В результате малой интенсивности первичного пучка количество квантов, испускаемых фольгой, было невелико. Счетчик срабатывал и приводил в действие особый механизм М , который делает отметку на ленте Л, в процессе попадания в него рентгеновских. Если бы излучаемая энергия распространялась равномерно во все стороны, как это следует из волновых представлений, оба счетчика должны были бы срабатывать одновременно и отметки на ленте приходились бы одна против другой. В действительности же наблюдалось совершенно беспорядочное расположение отметок. Это объясняется тем, что в отдельных актах испускания возникают световые частицы, которые летят то в одном, то в другом направлении.4  Давление светаДавление света - давление, которая оказывается светом на отражающие и поглощающие тела, частицы, а еще разные молекулы и атомы; одно из пондеромоторных действий света, связанное с передачей импульса электромагнитного поля веществу. Гипотеза о существовании давления света была впервые высказана И. Кеплером в 17 в. для объясняется отклонением хвостов комет от Солнца. Теория давление света в рамках классической электродинамики дана Дж. Максвеллом в 1873. В ней давление света тесно связано с рассеянием и поглощением электромагнитной волны частицами вещества. В рамках квантовой теории давление света - результат передачи импульса фотонами телу. При нормальном падении света на поверхность твердого тела давление света определяется по формуле:  где S - плотность потока энергии (интенсивность света), R - коэффициент отражения света от поверхности.5 Список использованной литературы
1 http://fizmat.by/kursy/svet_kvantov/fotojeffekt 2 Внешний фотоэффект Ю.Я. Гуревич 1983г. 3 https://studfiles.net/preview/2474218/page:4/ 4 https://studopedia.info/7-101073.html 5 http://www.astronet.ru/db/msg/1177637?text_comp=gloss_graph.msn |