Теория фотоэффекта Фотоны Применение фотоэффекта Создание квантовой физики

Теория фотоэффекта. Фотоны. Применение фотоэффекта Создание квантовой физики, в частности квантовой оптики было вызвано с противоречиями, возникшими между теорией и опытными фактами теплового излучения. Согласно теории Максвелла плотность излучаемой энергии должна увеличиваться с частотой. Однако опыт показывает, что при больших частотах плотность энергии становится малой . Выход из ситуации был найден немецким учёным М. Планком. Он предположил, что атомы испускают электромагнитную энергию не непрерывно, а отдельными порциямиквантами Энергия Е каждой порции прямо пропорциональна частоте:

1887 год. Генрих Герц открыл явление фотоэффекта

Опыт Герца

Энергией «hv» снабжен, летит к нам квант, то бишь фотон. Его хватает электрон, и … до свидания, родной дом !

Фотоэлектрический эффект. 1. Фотоэффектом называют вырывание электронов из вещества под действием света. 2. Фотоэффектом называется явление взаимодействия света с веществом, в результате которого энергия фотонов передаётся электронам вещества.

Что было известно до работ Столетова? В 1887 году Герц обнаружил, что проскакивание искры между электродами облегчается (происходит при большем расстоянии между ними) при освещении электродов ультрафиолетовыми лучами. В том же году Видеман и Эберт показали, что эффект вызывает освещение не любого электрода, а только катода. Вслед за ними Гальвакс упростил опыт, используя вместо искры «тихий разряд» предварительно заряженного электрода. Присоединяя к этому электроду электроскоп, Гальвакс обнаружил, что освещение ультрафиолетовым светом приводит к уменьшению заряда электрода.

1890 год Александр Григорьевич Столетов установил количественные закономерности фотоэффекта.

Исследование фотоэффекта

Что стало известно после работ Столетова?

График построенный Шарафутдиновым В. используя компьютерную модель.

1905 год Альберт Эйнштейн обосновал квантовую природу фотоэффекта и все его закономерности Е= hν = А+ mv²/2

Рис. “Вакуумные фотоэлементы”. 1 - анод; 2 - микроамперметр; 3 - фотокатод; 4 - фотоэлемент.

Алгоритм применения уравнения Эйнштейна для фотоэффекта к решению задач 1. Фотоэффект описывается уравнением Эйнштейна: в котором -энергия светового кванта (фотона), - работа выхода электрона из металла, -- кинетическая энергия фотоэлектрона.

2. Нахождение энергии фотона. 2. 1. Если в задаче приводится значение длины волны, используйте формулу связи длины волны и скорости её распространения с частотой 2. 2. Энергию одного фотона можно найти, зная энергиюизлучения: где N – число фотонов. Энергия излучения связана с интенсивностью излучения (поверхностной плотностью потока излучения) соотношением 2. 3. Энергия фотона связана с собственными характеристиками фотона как световой частицы. Формула связи импульса и энергии фотона:

3. Нахождение работы выхода электрона из металла. Значение работы выхода электрона может быть определено: 3. 1. с помощью справочной таблицы «Работа выхода электрона из металла» , если известен металл и нет усложняющих нахождение работы выхода величин. 3. 2. через значение красной границы фотоэффекта для данного металла в данном состоянии :