Фотоэффект. Взаимодействие электромагнитного излучения с веществом, в результате которого энергия излучения передается электронам вещества

<52 53 545556 57 58 >

Электроны, вылетающие из вещества под действием излучения, называются фотоэлектронами, а само явление – внешним фотоэффектом.

Изобразим график зависимости тока через гальванометр от приложенного напряжения.

Ф₂

Ф₁

U₃

j_фн

j_ф

Ф₂> Ф₁

Если посмотреть вольтамперную характеристику, представленную на графике, то видно, что величина электрического тока, который называют фототок, нелинейно зависит от напряжения. Горизонтальная часть графика называется фототоком насыщенияJ_фн, величина которого зависит от светового потока Ф. При увеличении Ф величина J_фн увеличивается и математически может быть выражена:

J_фн = СФ,

где С – постоянная, зависящая от условий опыта. При U = 0 величина J_ф ≠ 0, что объясняется наличием кинетической энергии вылетевших из катода электронов. Приложив обратное напряжение U₃ (запирающее), можно прекратить фототок.

Эйнштейн постулировал, что:

1) любое монохроматическое излучение частоты ν всегда состоит из целого числа фотонов, энергия каждого из которых равна hν. Такое излучение испускается и поглощается только порциями энергии hν;

2) при поглощении излучения веществом частоты ν, каждый из электронов может поглотить только один фотон, приобретая при этом только энергию hν.Используя закон сохранения энергии, Эйнштейн предложил уравнение для внешнего фотоэффекта: Из квантовой теории фотоэффекта следует: каждый акт поглощения фотона электроном происходит не зависимо от других. Увеличение интенсивности излучения означает увеличение числа подающих и поглощенных фотонов. Условия вырывания электронов и распределение фотоэлектронов по скоростям при этом не меняется. Число фотоэлектронов, вырываемых с катода за единицу времени, пропорционально интенсивности света.Фототок насыщения пропорционален энергетической освещенности катода:I_н ~ Ф(Е). Число фотоэлектронов ежесекундно покидающих катод, пропорционально числу фотонов, поглощаемых веществом за единицу времени. Максимальная начальная скорость фотоэлектронов зависит от частоты падающего света и не зависит от его интенсивности. Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта – минимальная частота , при которой еще возможен внешний фотоэффект .