Физика

Фотоелектричен ефект


Фотоелектричниот ефект е добар пример за некомпатибилност на експериментални резултати со електромагнетната теорија предложена од Максвел.

Накратко, тоа е феноменот во кој електроните испуштаат од метална површина кога се изложени на електромагнетно зрачење.

Хајнрих Херц бил еден од првите научници кои го забележале овој феномен. Тој користел искра уред кој се состоел од две кола: едно за генерирање бранови и едно за откривање на нив, одделено со одредено растојание. Во основа тоа беше парче опрема со две метални плочи поврзани со различни потенцијали, каде што се случија електрични празнења.

Херц случајно открил дека искри на генераторската табла создала искри на плочата за прием. По понатамошните обиди, тој заклучил дека светлината е способна да генерира искри и дека феноменот е забележан само со ултравиолетова светлина.

Експериментот на Херц го потврди постоењето на електромагнетни бранови и Максивеловата теорија за размножување на светлината, бидејќи научникот можеше да произведе електромагнетни бранови, сега познати како микробранови. Новина беше ефектот на ултравиолетовата светлина врз електричното празнење, бидејќи овој факт сè уште немаше објаснување.

Во 1889 година, Вилхелм Холвач покажа дека, кога се осветлува со ултравиолетово зрачење, металните површини како цинк, калиум и натриум исфрлаат негативно наелектризирани честички. Во тоа време, постоењето на електронот, кој не беше откриен до 1897 година, сè уште не беше познато.

Филип фон Ленард, како Томсон, исто така го мери односот на маса на исфрлените честички и заклучи дека зголемувањето на искрата што Херц го забележал е резултат на емисија на електрони, што ги именуваше. фотоелектрони.

Сликата подолу ја покажува илустрацијата на уред кој ни овозможува да го набудуваме фотоелектричниот ефект:

Во експерименталниот апарат погоре, одредена светлина често ѓ Осветлува метална површина во цевка одржувана со вакуум, а електрони се испуштаат од таа површина. Двете плочи се чуваат во потенцијална разлика. V. Ако емитираните електрони имаат доволно енергија за да стигнат до колекторот, тие ќе бидат заробени, а тоа ќе се забележи како електрична струја. јасшто е снимено на амперметарот А. Фреквенцијата ѓ, интензитетот Јас на светлината, потенцијалната разлика V а материјалот на испраќачот може да варира.

Експерименталните резултати добиени во овој експеримент се наведени подолу:

  • Електричната струја измерена на амперметарот доаѓа скоро веднаш на процесот на осветлување на површината што испушта, дури и ако светлото на инцидентот има мал интензитет. Доцнењето помеѓу времето на осветлување и појавата на електричната струја е од редот на 10-9 и е независна од интензитетот на светло на инцидентот.
  • Ако ги поправиме фреквенцијата и dpp, електричната струја ќе биде директно пропорционална со интензитетот на светло на инцидентот.
  • Ако ги поправиме фреквенцијата и интензитетот на светло на инцидентот, струјата ќе се намали со зголемување на ДДП. Електричната струја престанува до одредена вредност на V, повикан потенцијал за електрично сопирање или потенцијал за електрично сечење, V0, што е независно од интензитетот на светло на инцидентот.
  • За одредени материјали што емитуваат, потенцијалот за сопирање варира линеарно со фреквенцијата според равенката:

    Каде w0е константа наречена работна функцијазатоа е функција на материјалот. Сеќавајќи се на тоа ч е константа на Планк, чија вредност е h = 6,63х10-34 Ј, и и е полнење на електрони (e = 1.6x10-19 В)

  • За секој материјал има фреквенција на прекинување или прагот на фреквенцијапод кои електроните не се испуштаат, без оглед на интензитетот на светло на инцидентот.



Видео: Photoelectric effect. Electronic structure of atoms. Chemistry. Khan Academy (Октомври 2021).