фізика 1/20

 30.09.2022

Уроки 9, 10

Тема. Енергія та імпульс фотона. Розв'язування задач.

Фотоефект. Рівняння фотоефекту.

Завдання:

1. Опрацювати теоретичний матеріал, нище за посиланням
2. Записати розв'язок задач в зошит
3. Записати конспект 

https://www.youtube.com/watch?v=Tlp_49luz4g

https://www.youtube.com/watch?v=32263xXjTmQ

https://www.youtube.com/watch?v=5wwHW4miqrY

Фотоефект. Рівняння фотоефекту

У 1887 році Г. Герц спостерігав явище, яке згодом стало поштовхом у розвитку квантових уявлень про природу світла. Під час опромінення ультрафіолетовим світлом негативно зарядженої пластинки відбувався сильніший електричний розряд, ніж за відсутності такого опромінення. Як з'ясувалося пізніше, це було проявом явища фотоефекту — виходу електронів з тіла в інше середовище або вакуум під дією електромагнітного випромінювання. Цей вид фотоефекту називають зовнішнім, або фотоелектронною емісією.

Фотоефект є результатом трьох послідовних процесів: поглинання фотона, внаслідок чого енергія одного електрона стає більшою за середню; руху цього електрона до поверхні тіла; виходу його за межі тіла в інше середовище через поверхню поділу.

 У 1888—1889 р. це явище докладно вивчав російський учений О. Г. Столєтов (1839— 1896). Він виготовив конденсатор, одна з обкладок якого С була сітчастою, й увімкнув його в електричне коло з гальванометром (мал. 6.1).

Фотоелектрони — це електрони, вибиті з поверхні тіла внаслідок фотоефекту.

Фізичний зміст роботи виходу в металів полягає в тому, що це мінімальна енергія, потрібна для виходу електрона з тіла у вакуум. Тому, крім хімічної природи металу, вона істотно залежить від стану поверхні тіла.

За законом збереження енергії: 

Це співвідношення називають рівнянням Ейнштейна для зовнішнього фотоефекту. За пояснення законів зовнішнього фотоефекту А. Ейнштейн у 1922 р. був удостоєний Нобелівської премії.

Отже, обгрунтування явища фотоефекту на основі квантових уявлень про природу світла стало переконливим доказом корпускулярних властивостей електромагнітного випромінювання і започаткувало розвиток квантової фізики.

Приклад. Чи відбудеться фотоефект у разі опромінення цинкової пластинки ультрафіолетовим світлом довжиною хвилі 200 нм? Яку максимальну швидкість можуть мати фотоелектрони при цьому? Робота виходу електрона для цинку дорівнює  4,24 еВ.

За граничних умов червоної межі фотоефекту кінетична енергія електрона дорівнює нулю. Тому червона межа фотоефекту визначається лише роботою виходу і залежить від хімічної природи металу, наявності домішок і стану його поверхні: 

Електрон-вольт (еВ) — це одиниця енергії, еквівалентна 1,6 · 10^-19Дж.