Основные законы внешнего фотоэффекта (законы Столетова)
Гипотеза Планка, решившая задачу теплового излучения абсолютно черного тела, получила дальнейшее развитие при объяснении фотоэлектрического эффекта или фотоэффекта– явления, открытие и исследование которого сыграло важную роль в становлении квантовой теории. В 1887 году Г. Герц обнаружил, что при освещении отрицательного электрода ультрафиолетовыми лучами разряд между электродами происходит при меньшем напряжении. Это явление, обусловлено выбиванием из электрода под действием света отрицательных зарядов. К моменту открытия этого явления электрон еще не был известен. Лишь в 1898 году Д.Д. Томпсон и Ф. Леонард определили заряд частиц, испускаемых поверхностью твердых тел и жидкостей под действием света, и установили, что эти частицы являются электронами, которые в дальнейшем будем называть фотоэлектронами.
Исследования внешнего фотоэффекта у металлов показали, что результаты эксперимента зависят не только от химической природы металла, но и от состояния его поверхности. Принципиальная схема для исследования фотоэффекта приведена на рис. 17.1. Два электрода (катод К из исследуемого материала и анод А, в качестве которого Столетов применял металлическую сетку) в вакуумной трубке подключены к батарее так, что с помощью потенциометра R можно изменять не только значение, но и знак подаваемого на них напряжения. Ток, возникающий при освещении катода монохроматическим светом через кварцевое стекло, измеряется включенным в цепь миллиамперметром.Вольт-амперные характеристики фотоэффекта, т.е. зависимости фототока I, образуемого потоком электронов, от напряжения, приведенные на рис. 17.2., соответствуют двум различным значениям светового потока, причем 
. Частота света в обоих случаях одинакова. По мере увеличения U фототок постепенно возрастает, т.е. все большее число фотоэлектронов достигает анода.
|
|
|
 |
 |
Рис.17.1 Рис. 17.2
Пологий характер кривых показывает, что электроны вылетают из катода с различными скоростями.
Максимальное значение фототока насыщения Iнас определяются таким значением напряжения 
, при котором все электроны, испускаемые катодом, достигают анода. Из рисунка следует, при U = 0 фототок не исчезает. Следовательно, электроны, выбитые из катода, обладают некоторой начальной скоростью V, а значит и отличной от нуля кинетической энергией, поэтому они могут достигнуть катода без внешнего поля. Для того, чтобы фототок стал равным нулю, необходимо приложить задерживающее напряжение Uз. При U =Uз ни один из электронов, даже обладающий при вылете из катода максимальной скоростью Vmax , не может преодолеть задерживающего поля и достигнуть анода. Следовательно,
|
|
|
т.е. по задерживающему напряжению Uз , можно определить максимальные значения скорости и кинетической энергии фотоэлектрона.
При изучении вольт-амперных характеристик разнообразных материалов при разных частотах падающего на катод излучения и разных энергетических освещенностях катода и обобщении полученных данных были установлены три закона внешнего фотоэффекта − законы
А. Столетова:
1. При фиксированной частоте падающего света число фотоэлектронов, вырываемых из катода в единицу времени, пропорционально интенсивности света (сила тока насыщения пропорциональнаосвещенности катода).
2. Максимальная начальная скорость (максимальная начальная кинетическая энергия) фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего света, а определяется только его частотой ν.
3. Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т.е. минимальная частота ν0 света (зависящая от химической природы вещества и состояния его поверхности), ниже которой фотоэффект невозможен.
Дата добавления: 2019-07-17; просмотров: 191; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!