1. Квантовые свойства света. Фотоэлектрический эффект и его законы. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Применение фотоэффекта в технике.

Квантовые свойства света

Свет можно представить не только с волновой точки зрения ,но и как поток своеобразных частиц - квантов света (фотонов )

Основная характеристика кванта - это энергия . Монохроматический световой поток состоит из фотонов с одинаковой световой энергией

Энергия фотона равна

E=hн=

Где h= 6.62 X 10-34 Дж сек - постоянная Планка, н-Частота света(Гц), С- скорость света в вакууме м/сек, Х-Длина волны(м)

Фотоэффект

Явление , заключающееся в том, что металлические тела, подвергнутые облучению светом испускают электроны называется фотоэффектом. Фотоэффект - это вырывание электронов с поверхности металла под действием света.

Теория фотоэффекта была создана великим немецким физиком Эйнштейном. В соответствии с этой теорией энергия кванта света hн идёт на совершение работы выхода А, то есть работы, которую нужно совершить для отрыва электрона с поверхности металла, на сообщение электрону кинетической энергии.

Законы фотоэффекта.

Законы фотоэффекта - три закона внешнего фотоэффекта:

-1- максимальная скорость фотоэлектронов определяется частотой света и не зависит от его интенсивности;

-2- для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта;

-3- количество электронов, испускаемых веществом за 1 с пропорционально интенсивности излучения.

Теорию фотоэффекта создал немецкий ученый А. Эйнштейн в 1905 г. В основе теории Эйнштейна лежит понятие работы выхода электронов из металла и понятие о квантовом излучении света. По теории Эйнштейна фотоэффект имеет следующее объяснение: поглощая квант света, электрон приобретает энергию. При вылете из металла энергия каждого электрона уменьшается на определенную величину, которую называют работой выхода (Авых). Работа выхода — это работа, которую необходимо затратить, чтобы удалить электрон из металла. Максимальная энергия электронов после вылета (если нет других потерь) имеет вид: . Это уравнение носит название уравнения Эйнштейна.

Приборы, в основе принципа действия которых лежит явление фотоэффекта, называют фотоэлементами. Простейшим таким прибором является вакуумный фотоэлемент. Недостатками такого фотоэлемента являются: слабый ток, малая чувствительность к длинноволновому излучению, сложность в изготовлении, невозможность использования в цепях переменного тока. Применяется в фотометрии для измерения силы света, яркости, освещенности, в кино для воспроизведения звука, в фототелеграфах и фототелефонах, в управлении производственными процессами.

Существуют полупроводниковые фотоэлементы, в которых под действием света происходит изменение концентрации носителей тока. Они используются при автоматическом управлении электрическими цепями (например, в турникетах метро), в цепях переменного тока, в качестве невозобновляемых источников тока в часах, микрокалькуляторах, проходят испытания первые солнечные автомобили, используются в солнечных батареях на искусственных спутниках Земли, межпланетных и орбитальных автоматических станциях.

С явлением фотоэффекта связаны фотохимические процессы, протекающие под действием света в фотографических материалах.