1. Фотоэффект

Явление было открыто в 1887г. Г. Герцом. Он обнаружил, что при облучении ультрафиолетовым светом отриц. разрядника ультр. лучами разряд происходит при меньшем напряжении между электродами. Подробно это явление было исследовано в 1888 – 1890гг. А.Г. Столетовым.

С хема опыта:

К - металлич. пластина, отриц. заряжена, фотокатод.

М-мет. сетка

ТИ - токоизмерит. прибор

ИП - ист. пит

Столетов обнаружил, что при уменьшении напряжения в разряднике, обуславливается выбиванием под действием света из катодо-разрядника отриц. зарядов. При облучении светом фотокатода в цепи появляется ток, т.е. фототок.

Фотоэлектр. Эффект – испускание электронов твердыми телами и жидк. под действием эл/м излучения, в вакуум или др. среду.

Внешний ФЭ – явление вырывания электронов из твердых тел под действием света.

Экспериментально было показано, что ВФЭ у металлов зависит не только от природы металла, но и от состояния его поверхности.

Д ля характеристики используется ВАХ: (зависим. фототока от напряжения)

наличие фототока в области тормозящего напряжения – объясняется тем, что электроны обладают нач. кин. энергией сообщаемой светом.

eU₀= ^mV

I_н=n*e; I_н-ток насыщения, пропорц. числу электронов вылетив. в единицу времени.

Из ВАХ можно определить нач. кин. энергию и число электронов вырыв. светом из катода.

Законы вфэ Столетова:

1 максим. начальная скорость фотоэлектронов определяется частотой света и не зависит от его интенсивности.

2.для каждого металла существует так называемая красная граница ФЭ(min частота света), ниже которой ФЭ не происходит.υ ₀ – зависит от хим. природы металла и состояния его поверхности.

3. число электронов вырываемых из катода за единицу времени пропорционально интенсивности света.

ФЭ практически безинерционен. При объяснении 1 и 2 закона с волновой точки зрения встретились трудности: ни наличие кр. границы ФЭ, ни не зависим. скорости электронов от интенсивности, ни без инерциальность ФЭ, не может быть объяснено с точки зрения волновых представлений о свете.

Уравнение Эйнштейна для вфэ.

Эйнштейн использовал квант гипотезу Планка и предложил объяснение ФЭ явления:ε = h υ =h ^c ; он предположил, что при падении пучка квантов(фотонов) на поверхность металла происходит поглощение кванта электроном, т.е. квант отдает свою энергию электрону полностью.

^mV=h υ-(A₁+A)

A₁-энергия потраченная на преодоление взаимодействия с другими электронами.

A – работа выхода электрона из металла.

Практически в создании фототока будут участвовать только поверхностные электроны, для них уравнение примет вид:

^mVmax = h υ-A; A – работа выхода, ^mVmax – максим. кин. энергия фотоэлектронов.

ФЭ возможен если: h υ>>A и h υ=A тогда: υ₀=^A_h ; - должна существовать кр. граница, ниже которой ФЭ не будет.

Фотоны Фотон не имеет массы покоя, т.е. покоящихся фотонов не существует.

Энергия: ε=h υ=mc².

Масса: m=^hυ_c

Импульс: p=ħ k; k – волновое число =^2П_λ ; ħ=1.05*10^-34Дж с ; направление фотона совпадает с направлением распространения света.

Эффект Комптона.

1923г. - амер. физик А.Комптон; 1927г- присудили Нобелев. премию. Он исследовал рассеяние монохром-х рентген-х лучей легкими веществами(графит, парафин). Рассмотрел как рассеивается рассматриваемое с точки зрения волн.

первичная вторичная

эл/м волна ^{рассеяние} эл/м волна

υ₀ υ

На основании рез-ов опытов было установлено:

1. в рассеянном излучении присутствуют как первоначальная λ, так и λ смещения в сторону больших λ.

2.Величина смещения зависит от угла рассеяния, но независит от рассеивания мат-ла:

∆ λ= λ^’- λ=2 λ_кsin² θ/2; (λ_к=h/m_ec=2.43*10^-12м)

из формулы следует, что ЭК может наблюд-ся только для рентг-го или гамма – излучения(для коротких λ)

возрастание λ рассеян-го излучения наблюд-ся при рассеян-ии рентг-их или гамма квантов, получило название Эффекта Комптона

3.при возрастании угла θ интенсивность не смещенной линии падает, а интен-ть смещенной увеличивается.