Контрольные вопросы 1. Определение фотоэффекта. Схема наблюдения. 2. Законы фотоэффекты. 3. Формула Эйнштейна. 4. Определение эффекта Комптона и условия наблюдения. 5. Схема закона сохранения импульса. 6. Формула Комптона. 7. Серия Бальмера и его экспериментальная формула.
ФОТОЭФФЕКТ
Фотоэффект – это явление вырывания электронов из твердых и жидких тел под действием света. Обнаружил явление фотоэффекта Генрих Герц в 1887 году. В 1889 году фотоэффект исследовал Александр Григорьевич Столетов (1839 – 1896) и параллельно с ним фотоэффект исследовал немецкий ученый Филипп Ленард. В 1905 г. А. Эйнштейн вывел уравнение фотоэффекта. Он же высказал предположение, что с электронами взаимодействуют квазичастицы – 3
Вольт-амперная характеристика внешнего фотоэффекта при фиксированной частоте и интенсивности светового потока – это зависимость фототока от напряжения между катодом и анодом фотоэлемента. Если изменяется интенсивность падающего света I 2 > I 1, то изменяется величина тока насыщения.
При ускоряющем напряжении между анодом и катодом U > UЗ фототок растет вплоть до так называемого тока насыщения, когда все электроны, испущенные фотокатодом, достигают анода – фотоэлемент открыт. Когда U = UЗ, работа сил электрического поля в фотоэлементе становится равной кинетической энергии электрона, электрический ток в фотоэлементе становится равным нулю – фотоэлемент заперт.
, то e. Uз(1) < e. Uз(2).
При = 0 нет необходимости подавать на анод отрицательный потенциал для запирания фотоэлемента, так как электрон не обладает кинетической энергией: вся энергия фотона расходуется на сообщение электрону энергии, равной работе выхода электрона из материала катода.
«Красная» граница (когда фотоэффект отсутствует) определяется работой выхода: , h =A где А – работа выхода электрона из материала катода, которая зависит от свойств материала катода и состояния его поверхности.
А. Эйнштейн вывел формулу для фотоэфф 12
Законы фотоэффекта 1. Величина максимальной скорости вылетающих электронов зависит от частоты падающего излучения (растет с ростом частоты) и не зависит от его интенсивности. 2. Величина тока насыщения пропорциональная величине светового потока. 3. Для каждого вещества существует минимальная частота (максимальная длина волны) при которой еще возможен фотоэффект. Эту длину
Эффект Комптона
Подтверждением квантовой природы света является ффект омптона. э К В 1923 году американский физик Артур Комптон наблюдал рассеяние рентгеновских волн с длиной волны легкими веществами (парафин).
Рассмотрим рассеяние -фотонов (или фотонов рентгеновского излучения) на слабо связанных электронах как абсолютно упругое взаимодействие двух тел.
Энергия и импульс фотона и электрона до взаимодействия:
Энергия и импульс фотона электрона после взаимодействия: γ – релятивистский фактор и
Закон сохранения энергии: . . Закон сохранения импульса
Векторная диаграмма закона сохранения импульса
формула Комптона – комптоновская длина волны.
. Угол отдачи электрона определяется по формуле :
Эффект Комптона наблюдается при рассеянии фотонов на слабо связанных электронах ( = 0, 0242Å). На сильно связанных электронах он практически незаметен ( 0), так как в формуле Комптона вместо массы электрона учитывается масса всего атома. 24
Атомные спектры 25
Еще в начале XIX века были открыты дискретные спектральные линии в излучении атома водорода в видимой области (так называемый линейчатый спектр). Совокупность спектральных линий атома водорода в видимой части спектра была названа серией Бальмера. Позже аналогичные серии спектральных линий были обнаружены в ультрафиолетовой и инфракрасной частях спектра. 26
В 1890 году И. Ридберг получил эмпирическую формулу для частот спектральных линий: Для серии Бальмера m = 2, n = 3, 4, 5, . . Для ультрафиолетовой серии (серия Лаймана) m = 1, n = 2, 3, 4, . . Постоянная R в этой формуле называется постоянной Ридберга. Ее R = 3, 29· 1015 Г численное значение ц. 27
Иоганн Якоб Бальмер ( Johann Jakob Balmer, 1825 - 1898) — швейцарский математик и физик. Читал лекции в Базельском университете. В основном занимался научной деятельностью в области геометрии, но известность получил благодаря открытию в 1885 г. спектральной серии водорода, названной в его 28 честь. В честь Бальмера
Йоханнес Роберт Ридберг (Johannes Robert Rydberg, 1854 - 1919) — шведский физик. С 1901 - профессор университета в Лунде. занимался изучением периодической системы элементов и атомных спектров. Ридберг показал, что расположение линий в атомных эмиссионных спектрах может быть описано формулами, аналогичными формуле Бальмера для спектра водорода. Постоянная используемая в этих формулах, названа его именем. Один из кратеров на Луне был назван 29 в честь Йоханнеса Ридберга.
30
31
Фотоэффект Эффект Комптона Атомные спектры
Скачать презентацию Контрольные вопросы 1 Определение фотоэффекта Схема наблюдения 2
лекция 12 фотоэф, эф. Комптона, атом. пектры.pptx