Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Яворский Б.М. -> "Справочное руководство по физике для поступающих в вузы и для самообразования" -> 140

Справочное руководство по физике для поступающих в вузы и для самообразования - Яворский Б.М.

Яворский Б.М., Селезнев Ю.А. Справочное руководство по физике для поступающих в вузы и для самообразования — М.: Наука, 1989. — 596 c.
Скачать (прямая ссылка): spravochdelo1989.pdf
Предыдущая << 1 .. 134 135 136 137 138 139 < 140 > 141 142 143 144 145 146 .. 196 >> Следующая

7°. Квантовые и волновые свойства света взаимно дополняют друг друга и отражают взаимосвязанные закономерности распространения света и его взаимодействия с веществом. Квантовые свойства света обусловлены тем, что энергия, импульс и масса электромагнитного излучения сосредоточены в особых частицах — фотонах.
Волновые свойства света описывают закономерности распределения фотонов в пространстве. Волновыми свойствами света определяется число фотонов, которые находятся в той или иной точке пространства.
*) От латинского слова «corpusculum» — частица, тельце. **) Интенсивность света не следует смешивать с силой света источника (V. 1.6.3е).
410
ОТДЕЛ V. ГЛ. 5. КВАНТОВАЯ ОПТИКА
8°. Энергия фотона видимого света hv значительно превышает энергию молекул вещества. Сравним, например, эту энергию при частоте v»1016 Гц со средней кинетической энергией теплового движения, которую имеет молекула идеального газа при температуре T (11.2.4.4°). Из уравнения
hv = -| kT
следует, что
3ft
Только при такой, практически невозможной для газа температуре его молекула имела бы кинетическую энергию, сравнимую с энергией фотона видимого света.
5.2. Фотоэлектрический эффект
1°. Фотоэлектрическим эффектом (фотоэффектом) *) называется явление взаимодействия света с веществом, в результате которого энергия фотонов передается электронам вещества. Для твердых и жидких тел различается внешний и внутренний фотоэффект (V.5.4.30). При внешнем фотоэффекте поглощение фотонов сопровождается вылетом электронов за пределы тела. При внутреннем фотоэффекте электроны, вырванные из атомов, молекул или ионов, остаются внутри вещества, но изменяются энергии электронов. В газах фотоэффект состоит в явлении фотоионизации — вырывании электронов из атомов и молекул газа под действием света (111.3.3.2°).
2°. Внешний фотоэффект обнаруживается опытами по вырыванию электронов с поверхности металлов, облученных коротковолновым светом. На рис. V.5.1 изображена схема опыта Столетова. Анод А — тонкая металлическая сетка — освещался светом от электрической дуги. Пучок света попадал на катод К — сплошную цинковую пластинку. При этом гальванометр, включенный в цепь, обнару-
*) От греческого слова «photos» — свет.
5.2. ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ
411
живал ток. Из освещенной отрицательно заряженной цинковой пластинки вырывались электроны, и электрическая цепь оказывалась замкнутой. Если же сетка А являлась катодом, а цинковая пластинка — анодом, то ток отсутствовал.
3°. Электроны, вылетающие с поверхности тела при внешнем фотоэффекте, называются фотоэлектронами. Фотоэлектроны, ускоренные электрическим полем между катодом и анодом (рис. V.5.1), создают фотоэлектрический ток (фототек) силы /. На рис. V.5.2 изображены графики зависимости силы фототока / от напряжения U между катодом и анодом, которое может изменяться с помощью потенциометра (111.2.6.7°, задача 3) по абсолютному значению и по знаку (на рис. V.5.1 потенциометр не показан). Кривые на рис. V.5.2 соответствуют двум различным освещенностям E катода (V.l.6.5е). Из кривых следует, что „ .,
при некоторых значениях U=Un %gg ° AS сила фототока при заданной освещенности катода достигает наи- Рис- v-5,2 большего значения / = /н, которое называется фототоком насыщения. При U=Un все электроны, выбиваемые из катода при его освещении, достигают анода:' 1„=еп, где п — общее число фотоэлектронов, вылетающих из катода за единицу времени, е — абсолютное значение заряда электрона (ср. ток насыщения в диоде (111.3.8.2е)).
4. Существование фототока при отрицательных напряжениях от 0 до —U3 (рис. V.5.2) объясняется тем, что фотоэлектроны, выбитые светом из катода, имеют начальную кинетическую энергию, наибольшее значение которой рав-
mv2
но gaKC (1.5.3.3°). За счет этой энергии электроны могут
совершать работу против сил задерживающего электрического поля между катодом и анодом и достигнуть анода. По закону сохранения энергии
¦eU3,
где U3 — абсолютное значение задерживающего напряжения U=U3, при котором фототок прекращается, сия — абсолютное значение заряда электрона и его масса. При U<g,U3 фототок отсутствует (/=0).
412
ОТДЕЛ V. ГЛ. 5. КВАНТОВАЯ ОПТИКА
5.3. Законы внешнего фотоэффекта. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта
1°. Законы внешнего фотоэффекта:
I. Максимальная начальная скорость имакс фотоэлектронов зависит от частоты света и свойств поверхности металла. Она не зависит от освещенности катода.
II. Общее число фотоэлектронов п, которые вырываются светом из катода за единицу времени и сила /„ фототока насыщения прямо пропорциональны освещенности катода.
III. Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта (порог фотоэффекта) — такая наименьшая частота vMKH (или наибольшая, «красная» длина волны Ямакс), при которой еще возможен внешний фотоэффект. При v<vMllH (А>5.макс) фотоэффекта быть не может.
Установлена практическая безынерционность фотоэффекта: он немедленно возникает при освещении поверхности тела, если частота \с>л\ . н.
2°. Внешний фотоэффект в металлах объясняется з квантовой оптике (V.5.1.1J). Для выхода из металла электрон должен созершить работу выхода А (111.3.7.3°). В результате поглощения фотона металлом энергия фотона hv может быть целиком передана электрону *). Если h\Сз= А, то электрон сможет совершить работу выхода и покинуть металл. Наибольшая кинетическая энергия mvlzlj2 вылетевшего фотоэлектрона по закону сохранения энергии находится из уравнения Эйнштейна для внешнего фотоэффекта:
Предыдущая << 1 .. 134 135 136 137 138 139 < 140 > 141 142 143 144 145 146 .. 196 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed