Фото-электрический эффект

и в 1888–1890 годах экспериментально исследован А. Г. Столетовым.
Наиболее полное исследование

явления фотоэффекта было выполнено Ф. Ленардом в 1900 г.

Г. Герцем

электродов, находящихся под высоким напряжением, разряд возникает при большем расстоянии

между электродами, чем без облучения.

облучают ультрафиолетовым светом. Она быстро разряжается.
Если же ее зарядить

положительно, то заряд пластины не изменится.

на отрицательно заряженную цинковую пластину и выбивают из нее электроны,

которые устремляются к сетке, создавая фототок, регистрируемый чувствительным гальванометром.

действием света.

Т.е. свет выбивает (вырывает) электроны из металла.

молекулярной физике, философским вопросам науки. Впервые показал, что при увеличении

намагничивающего поля, магнитная восприимчивость железа сначала возрастает, а затем падает, проходя через максимум, осуществил ряд экспериментов для определения величины отношения электромагнитных и электростатических величин, получил значение, близкое к значению скорости света (1876г.). В 1888-90г. выполнил цикл работ по исследованию явления внешнего фотоэффекта, создал первый фотоэлемент (1888г.), является основоположником количественных методов исследования фотоэффекта, изучал несамостоятельный газовый разряд, исследовал критическое состояние вещества, многое сделал для развития физики в России. В 1872г создал первую физическую лабораторию и исследовательский институт при Московском университете.

Количественные закономерности фотоэффекта были установлены А.Г.Столетовым (1888—1889).

цепи перестает изменяться, достигнув насыщения.
При
следовательно выбитые электроны обладают кинетической

энергией.

I0

Сила тока насыщения прямо пропорциональна числу электронов, выбитых светом за 1 с с поверхности катода:

анода равна нулю.
I0

Напряжение запирания (запирающее напряжение)
При U > Uз в

результате облучения электроны, выбитые из электрода, могут достигнуть противоположного электрода и создать некоторый начальный ток.

электрона,
а υmax - максимальная скорость

фотоэлектрона.

на фотокатод увеличивается, а его спектральный состав остается неизменным:
Ф2

> Ф1

Сила тока насыщения и, следовательно, число выбитых светом за 1 с электронов увеличивается: Iнас,2>Iнас,1
Значение запирающего напряжения не меняется!

фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо

пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.

равно нулю.
При частоте ν < νmin фотоэффект отсутствует.
Если частоту света

увеличить, то при неизменном световом потоке запирающее напряжение увеличивается, а, следовательно, увеличивается и кинетическая энергия фотоэлектронов.

не зависит от интенсивности падающего света.

волны падающего на фотокатод света фотоэффект не произойдет.

Т.к.

,
то минимальной частоте света соответствует максимальная длина волны.

Т.к длина волны больше у красного цвета, то максимальную длину волны (минимальную частоту), при которой еще наблюдается фотоэффект, назвали красной границей фотоэффекта.

красная граница фотоэффекта является характеристикой данного вещества.
Для каждого вещества существует

красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота νmin , при которой еще возможен фотоэффект.

с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.

Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.
Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота νmin , при которой еще возможен фотоэффект.
Фотоэффект практически безынерционен, фототок возникает мгновенно после начала освещения катода при условии, что частота света ν > νmin.

модели: электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной постепенно накапливает

энергию, и только через значительное время вылетит из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами.
Существование красной границы фотоэффекта.
В волновой модели: необходимую энергию можно накопить при любой энергии волны.
Независимость энергии фотоэлектронов от интенсивности светового потока.
Пропорциональность максимальной кинетической энергии частоте света.

состоит из отдельных порций – квантов, впоследствии названных фотонами.
Квант поглощается

электроном целиком. Энергия кванта передается электрону. (Один фотон выбивает один электрон.)
Энергия каждого фотона определяется формулой Планка W = E = hν, где h – постоянная Планка.

тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону

кинетической энергии.
В этом уравнении: ν - частота падающего света,
m - масса электрона (фотоэлектрона),
υ - скорость электрона,
h - постоянная Планка,
A - работа выхода электронов из металла.

Уравнение Эйнштейна

поверхностную разность потенциалов и выйти за пределы металла.
Работа выхода

обычно измеряется в электронвольтах (эВ).

Энергия монохроматического света
Следовательно,





Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности

металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.

возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.

или .

Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота νmin, при которой еще возможен фотоэффект.

Эти формулы позволяют определить работу выхода A электронов из металла.

у натрия A = 1,9 эВ, что соответствует красной границе фотоэффекта λкр ≈ 680 нм.
Поэтому

соединения щелочных металлов используют для создания катодов в фотоэлементах, предназначенных для регистрации видимого света.

прямой, выражающей зависимость запирающего потенциала Uз от частоты ν, равен

отношению постоянной Планка h к заряду электрона e:

Это позволяет экспериментально определить значение постоянной Планка. Такие измерения были выполнены Р. Милликеном (1914 г.) и дали хорошее согласие со значением, найденным Планком.