Фотоэффект. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта

Фотоэффект

В жидких и твердых телах

Фотоионизация фотоэффект, наблюдаемый в газах и состоящий в ионизации атомов (молекул) под действием излучения.

В газах

Внешний фотоэффект (фотоэлектронная эмиссия) - явление вырывания электронов из вещества под действием света. Поглощение фотонов сопровождается вылетом электронов за пределы тела.

Внутренний фотоэффект - электрон, оставаясь в теле, изменяет свое энергетическое состояние.

 

Количественные закономерности фотоэффекта (1888 - 1889) были установлены русским физиком А.Г. Столетовым.

 

Первый закон фотоэффекта

Фототок насыщения пропорционален световому потоку, падающему на металл.

Т.к. сила тока определяется величиной заряда, а световой поток - энергией светового пучка, то можно сказать:

число электронов, выбиваемых за 1 с из вещества, пропорционально интенсивности света, падающего на это вещество

 

Второй закон фотоэффекта

Кинетическая энергия фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего света, а зависит от его частоты.

 

 

Третий закон фотоэффекта

Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота ν_𝒎𝒊𝒏, при которой еще возможен фотоэффект

 

 

Объяснение фотоэффекта

Немецкий физик Макс Планк в 1900 г. выдвинул гипотезу:

тела испускают свет порциями- квантами.

Энергия каждой порции света (каждого кванта) равна

Где h = 6,63·10 ^–34 Дж·с - постоянная Планка

Альберт Эйнштейн в 1905 г. развил идеи Планка:

свет не только излучается и поглощается, но и существует в виде отдельных квантов.

Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта

На основании закона сохранения энергии:

 

 

Смысл уравнения Эйнштейна:

энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии.

В этом уравнении: ν - частота падающего света,

m - масса электрона (фотоэлектрона),

υ - скорость электрона,

h - постоянная Планка,

A - работа выхода электронов из металла.