5.105 Види фотоефекту ___________________________________________________________
Зовнішній фотоефект _____________________________________________________________
Випускання електронів речовиною (металом, полупроводником, діелектриком) під дією електромагнітного випромінювання.
Викликані електромагнітним вивченням переходи електронів усередині напівпровідника або діелектрика з пов'язаних станів у вільні без вильоту назовні. В результаті концентрація носіїв струму всередині тіла збільшується, що призводить до виникнення фотопровідності (підвищенню електропровідності напівпровідника або діелектрика при його освітленні) або до виникнення ЕРС.
Вентильний фотоефект _________________________________________________________
Виникнення ЕРС (фото-ЕРС) при освітленні контакту двох різних напівпровідників або напівпровідника і металу (при відсутності зовнішнього електричного поля). Вентильний фотоефект - різновид внутрішнього фотоефекту.
5.106 Принципова схема для дослідження фотоефекту _________
5.107 Вольт-амперна характеристика фотоефекту __________________
Залежність фотоструму I від напруги Uмежду електродами.
Наведені криві відповідають двом різним висвітленням її катода, але однаковою частотою світла. Зі збільшенням Uфототок поступово возрас-тане, т. Е. Все більше число фотоелектронів досягнень-Гаета анода. З пологого характеру кривих випливає, що електрони вилітають з катода з різними швидкостями. Максимальне значення Iнас - фототокнасищенія - визначається таким значенням U, при якому всі електрони, що випускаються катодом, досягають анода. З вольт-амперної характеристики слід, що при U = 0 фототок не зникає. Отже, електрони, вибиті світлом з катода, мають деякою початковою швидкістю V, значить, і відмінною від нуля кінетичну енергію імогут досягти анода без зовнішнього поля. Длятого щоб фотострум став рівним нулю, необхідно докласти затримує напруга U0. При U = U0 жоден з електронів, навіть володіє при вильоті з катода максимальною швидкістю Vтаx, не може подолати затримує поля і досягти анода. отже,
Вимірявши затримує напруга U0, можна визначити максималь-ні значення швидкості і кінетичної енергії фотоелектронів.
5.108Закони зовнішнього фотоефекту ________________________________________________
Перший закон (Столєтова) ________________________________________________________________________
При фіксованій частоті падаючого світла число фотоелектронів, ви-розриву з катода в одиницю часу, пропорційно інтенсівнос-ти світла (сила фотоструму насичення пропорційна енергетичної ос-освітленні Її катода).
Другий закон __________________________________________________________________
Максимальна початкова швидкість (максимальна початкова кинетич-ська енергія) фотоелектронів не залежить від інтенсивності падаючого світла, а визначається тільки його частотою v.
Третій закон __________________________________________________________________
Для кожної речовини існує червона межа фотоефекту, т. Е. Мінімальна частота v0 світла (що залежить від хімічної природи речовини і стану його поверхні), нижче якої фотоефект неможливий.
5.109 Рівняння Ейнштейна ____________________________________________________
Енергія падаючого фотона витрачається на вчинення електроном роботи виходу А з металу і на повідомлення вилетів фотоелектронна
максимальної кінетичної енергії.
Рівняння Ейнштейна - закон збереження енергії при фотоефекті.
5.110 Пояснення законів фотоефекту на основі квантової теорії (на основі хвильової теорії не пояснюється) ____________________________________
Перший закон фотоефекту ____________________________________________
За Ейнштейну, кожен квант поглинається тільки одним електроном. Тому число вирваних фотоелектронів має бути пропорциональ-но інтенсивності світла.
Другий закон фотоефекту _____________________________________________
З рівняння Ейнштейна випливає, що максимальна ки-генетичних енергія фотоелектронів лінійно зростає зі збільшенням частоти падаючого випромінювання і не залежить від його інтенсивності (числа фотонів), так як ні А, ні v від інтенсивності світла не залежать.
Третій закон фотоефекту _____________________________________________
Зі зменшенням частоти світла кінетична енергія фотоелектронів зменшується (для даного металу А = сопз'), тому при деякій до статочно малої частоті V = у0 кінетична енергія фотоелектронів ста-ні рівною нулю і фотоефект припиниться.
Безінерційність фотоефекту ________________________________________
Випускання фотоелектронів відбувається відразу, як тільки на фотокатод падає випромінювання з v> v0.
5.111 «Червоний кордон» фотоефекту __________________________________
Залежить лише від роботи виходу електрона, т. Е. Від хімічної природи речовини і стану його поверхні.
[А - робота виходу електрона; h- постійна Планка]
5.112 Лінійна залежність затримує потенціалу U0от частоти v______
Відповідно до формули електронів, ВИРИ ваемих з речовини при фотоефекті, тим більше, чим більше v. при v Тиск, який чиниться на тіла електромагнітним випромінюванням. 5.113Давленіе випромінювання на основі квантової і хвильової теорій ______________ Квантова теорія __________________________________________________________ Тиск випромінювання - наслідок того, що фотон має імпульсом. Кожен фотон при зіткненні з поверхнею передає їй свій імпульс. Якщо на 1 м 2 в 1 з падає N фотонів, то при коефіцієнті відбиття р від поверхні відіб'ється Рn фотонів, а (1 - р) N - поглине. Тиск р випромінювання на поверх-ність одно імпульсу; який передають за 1 з N фотонів: Кожен відбитий фотон передає поверхні імпульс -. поглинений -; Еe = Nhv- опромінення поверхні (енергія всіх фотонів, що падають на 1 м 2 поверхні тіла за 1 с); - об'ємна щільність енергії випромінювання. Хвильова теорія ________________________________________________________________
Пружне розсіяння короткохвильового електромагнітного випромінювання (рентгенівського і # 947; -випромінюванням) на вільних (або слабосвязанних) електронах речовини, що супроводжується збільшенням довжини хвилі.
5.114 Комптонівське зрушення ___________________________________________________
Комптонівське зрушення _________________________________________________________
Різниця не залежить від довжини хвилі # 955; падаючого випромінювання і від природи розсіює речовини, а залежить тільки від кута 9 між напрямками розсіяного і первинного випромінювань.
[ # 955; ' - довжина хвилі розсіяного випромінювання; # 955; - довжина хвилі падаючого випромінюючи-ня; - комптонівська довжина хвилі електрона; h - постійна Планка; т - маса електрона; с - швидкість світла у вакуумі]
5.115 Інтерпретація ефекту Комптона ________________________________________
Хвильова теорія ______________________________________________________________
Ефект Комптона нез'ясовний на основі хвильових уявлень. З-гласно хвильової теорії, механізм розсіювання пояснюється «розгойдуючи-ням» електронів електромагнітним полем падаючої хвилі. В такому випадку частота розсіяного випромінювання повинна збігатися з частотою випромінювання падаючого.
Ефект Комптона розглядається як пружне розсіяння фотона на сво-Бодня спочиваючому електроні. Фотон, зіткнувшись з електроном, пере-дає йому частину своєї енергії і імпульсу і змінює напрямок руху-ня (розсіюється). Зменшення енергії фотона оз-начає збільшення довжини хвилі розсіяного випромінюючи-ня.
[- імпульс налітаючого фотона; - імпульс фотона, розсіяного під кутом 9; - імпульс електрона віддачі]
Визначення при ефекті Комптона ________________________________________
Із законів збереження енергії (тс 2 + hv = і імпульсу ()
(Використовували теорему косинусів (див. Рисунок 5.115) з урахуванням формул
отримуємо формулу для комптонівського зсуву.