Фотоэффект
Фотоэффект-испускание электронов телами под действием света, который был
открыт в 1887 г. Герценом. В 1888 Гальвакс показал, что при облучении
ультрафиолетовым светом электрически нейтральной металлической пластинки
последняя приобретает положительный заряд. В этом же году Столетев создал
первый фотоэлемент и применил его на практике, потом он установил прямую
пропорциональность силы фототока интенсивности падающего света. В 1899 Дж.
Дж. Томпсон и Ф. Ленард доказали, что при фотоэффекте свет выбивает из
вещества электроны.
Формулировка 1-го закона фотоэффекта: количество электронов, вырываемых
светом с поверхности металла за 1с, прямо пропорционально интенсивности
света.
Согласно 2-ому закону фотоэффекта, максимальная кинетическая энергия
вырываемых светом электронов линейно возрастёт с частотой света и не
зависит от его интенсивности.
3-ий закон фотоэффекта: для каждого вещества существует красная граница
фотоэффекта, т. е. минимальная частота света v0(или максимальная длина
волны y0), при которой ещё возможен фотоэффект, и если vh. Эта
минимальная частота определяет красную границу фотоэффекта:
vo=A/h yo=c/vo=ch/A.
4. При меньшей частоте света энергии фотона не хватает для совершения
электроном работы выхода, и поэтому фотоэффект отсутствует.
Квантовая теория Эйнштейна позволила объяснить и ещё одну закономерность ,
установленную Столетевым. В 1888 Столетов заметил, что фототок появляется
почти одновременно с освещением катода фотоэлемента. По классической
волновой теории электрону в поле световой электромагнитной волны требуется
время для накопления необходимой для вылета энергии, и поэтому фотоэффект
должен протекать с запаздыванием по крайне мере на на несколько секунд. По
квантовой теории же, когда фотон поглощается электроном, то вся энергия
фотона переходит к электрону и никакого времени для накопления энергии не
требуется.
С изобретением лазеров появилась возможность экспериментировать с очень
интенсивными пучками света. Применяя сверхкороткие импульсы лазерного
излучения, удалось наблюдать многофотонные процессы, когда электрон, прежде
чем покинуть катод, претерпевал столкновение не с одним , а с несколькими
фотонами. В этом случае уравнение фотоэффекта записывается: Nhv=A+mv 2
/2,чему соответствует красная граница.
Фотоэффект широко используется в технике. На явлении фотоэффекта основано
действие фотоэлементов. Комбинация фотоэлемента с реле позволяет
конструировать множество ”видящих” автоматов , которые вовремя включают и
выключают маяки , уличное освещение, автоматически открывают двери ,
сортируют детали, останавливают мощный пресс, когда рука человека
оказывается в опасной зоне . С помощью фотоэлементов осуществляется
воспроизведение звука , записанного на киноплёнке.
