Кратко

Фотоэффект — это испускание электронов веществом под действием света (и, вообще говоря, любого электромагнитного излучения). В конденсированных веществах (твёрдых и жидких) выделяют внешний и внутренний фотоэффект.

Законы фотоэффекта :

1-го закон фотоэффекта : количество электронов, вырываемых светом с поверхности металла за единицу времени на данной частоте, прямо пропорционально световому потоку, освещающему металл .

Эта гипотеза известна как модель светового луча. При столкновении он теряет часть или всю энергию. Это делается в генераторе, который имеет. Передача электромагнитных волн При подключении к передатчику. Проводят прохождение атома из возбужденного состояния в основное состояние. Спектры, излучение и энергия Радиация - это распространение энергии с помощью частиц или волн в пространстве. Излучение можно определить: проводящим элементом энергии: электромагнитным излучением.

Нельсон Луис Рейес Маркес Радужная интерференция = преломление интерференции мыльного пузыря Принцип суперпозиции Когда две или более волны перекрываются. Биофизика Бакалавр биологии Формирование изображений и оптических инструментов. На изображении выше показана схема установки эксперимента, показывающая фотоэффект. Этот эффект возникает, когда один квант света поглощается металлом, и вся его энергия переносится на один электрон. Основной механизм иллюстрируется уравнением.

2-ому закон фотоэффекта : максимальная кинетическая энергия вырываемых светом электронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности .

3-ий закон фотоэффекта : для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, то есть минимальная частота света ν 0 (или максимальная длина волны λ 0 ), при которой ещё возможен фотоэффект, и если ν < ν 0 , то фотоэффект уже не происходит .

Где γ представляет собой падающий фотон. Увеличение интенсивности будет увеличивать количество фотонов, достигающих металла, и при этом количество электронов выбрасывается. Будет более интенсивный фотоэлектрический ток, но индивидуальная энергия каждого электрона будет одинаковой. Если энергия фотона больше, чем энергия, удерживающая электрон в металле, то электрон высвобождается, а избыточная энергия выделяется в виде кинетической энергии свободного электрона.

Сохранение энергии обеспечивает. Скажем, что при заданной разности потенциалов между пластинами некоторая интенсивность и частота падающего света имеют фотоэлектрический ток. Обратите внимание, что на рисунке показано, что существует минимальная частота света для фотоэффекта. Луч света с этой минимальной частотой, называемый частотой среза, содержит фотоны с минимальной энергией для выведения электронов из металла с почти нулевой скоростью выброса. И свет реже, чем он может производить фотоэлектроны, независимо от того, насколько интенсивна подсветка.

Электромагнитное излучение представляет собой поток отдельных квантов (фотонов) с энергией hν каждый, где h — постоянная Планка. При фотоэффекте часть падающего электромагнитного излучения от поверхности металла отражается, а часть проникает внутрь поверхностного слоя металла и там поглощается. Поглотив фотон, электрон получает от него энергию и, совершая работу выхода, покидает металл: h ν = A out + W e , где W e — максимальная кинетическая энергия, которую может иметь электрон при вылете из металла.

Теперь вы можете рассчитать функцию работы в Царстве? Вернитесь к виртуальному эксперименту и проверьте его! Хотя интуиция и опыт долгое время поддерживали безмассовое нейтрино, важно спросить, правильна ли эта гипотеза. Существуют некоторые методы проверки массы нейтрино.

Согласно стандартной модели абсолютная величина спиральности частицы с нулевой массой постоянна. В самом деле, поскольку значение момента количества движения постоянное и оно работает с потенциально релятивистскими частицами, единственным способом получить постоянную спиральность является наложение постоянной скорости. Наконец, рассматриваемая частица должна иметь нулевую массу, чтобы постоянно иметь постоянную скорость.

Из закона сохранения энергии, при представлении света в виде частиц (фотонов), следует формула Эйнштейна для фотоэффекта:

h ν = A out + E k

A out —работа выхода(минимальная энергия, необходимая для удаления электрона из вещества),

E k — кинетическая энергия вылетающего электрона (в зависимости от скорости может вычисляться как кинетическая энергия релятивистской частицы, так и нет),

Измерить спиральность ½ для антинейтринного продукта. Аналогично, все нейтрино, полученные реакцией. Итак, если максимальная энергия излучаемых электронов равна этой энергии отсечки, масса антинейтрино электрона равна нулю. С другой стороны, если антинейтрино имеет ненулевую массу, то последняя часть энергии распада увлекается последней. Что соответствует сокращению хвоста энергетического спектра испускаемых электронов. С другой стороны, нельзя с уверенностью сказать, что нейтрино имеют нулевую массу этим методом, потому что всегда можно считать, что нейтрино имеет массу, которая слишком слаба, чтобы быть обнаруженной инструментами.

ν — частота падающего фотона с энергией h ν,

h — постоянная Планка.

Подробно

Фотоэффект – это явление вырывания электронов из твердых и жидких тел под действием света.

Обнаружил явление фотоэффекта Генрих Герц (1857 – 1894) в1887 году. Он заметил, что проскакивание искры между шариками разрядника значительно облегчается, если один из шариков осветить ультрафиолетовыми лучами.

Другой способ определить, являются ли нейтрино массой, является их осцилляция. По аналогии со смесью каонов. Можно предположить, что три аромата нейтрино являются линейными комбинациями собственных состояний массы, т.е. Если гипотеза смесей собственных состояний массы хороша, то может возникнуть осцилляция аромат нейтрино.

Следует отметить, что эти результаты относятся к распространению в вакууме. Чтобы эти результаты были полезны для эксперимента, может быть удобно переписать их на основе пространственных, а не временных параметров. Что приводит к желаемому результату.

Затем в1888-1890 -х годах фотоэффект исследовалАлександр Григорьевич Столетов (1839 – 1896).

Он установил, что:

  • наибольшее действие оказывают ультрафиолетовые лучи;
  • с ростом светового потока растет фототок;
  • заряд частиц, вылетающих из твердых и жидких тел под действием света отрицателен.

Параллельно со Столетовым фотоэффект исследовал немецкий ученый Филипп Ленард (1862 – 1947).

Предположим, что у нас есть пучок нейтринных электронов. Итак, откуда исходит луч, мы имеем. Затем можно рассчитать, какой нейтринный аромат будет наблюдаться для любого положения. В последнем уравнении мы учли этот член. Поэтому мы имеем изменение фазы, определяемое следующим образом.

С массой, выраженной в эВ и энергией в ГэВ. Чтобы упростить задачу, можно считать, что в смеси имеется только два собственных состояния. Можно экспериментально измерить последствия изменения вкуса нейтрино. Следует отметить, что другие модели объясняют колебание вкуса без привлечения массы нейтрино. Однако изучаемый здесь остается самым простым и может считаться относительно справедливым.

Они и установили основные законы фотоэффекта.

Прежде чем сформулировать эти законы, рассмотрим современную схему для наблюдения и исследования фотоэффекта. Она проста. В стеклянных баллон впаяны два электрода (катод и анод), на которые подается напряжениеU. В отсутствии света амперметр показывает, что тока в цепи нет.

Когда катод освещается светом даже при отсутствии напряжения между катодом и анодом амперметр показывает наличие небольшого тока в цепи – фототока. То есть электроны, вылетевшие из катода, обладают некоторой кинетической энергией и достигают анода «самостоятельно».

Это чисто энергетическое элементарное телосложение, а не дальнейшее разделение и поддерживает другие фундаментальные единицы физики, такие как электроны, ионы и, наконец, ядра. При нагревании до достаточно высокой температуры он излучает излучение, спектральная кривая распределения которого больше не зависит от его формы, от ее природы или от других специфических свойств тела, а только от его абсолютной температуры. И что они представляют собой наименьшее количество энергии, которое осциллятор данной частоты может обмениваться с окружающей средой, которая ее окружает.

При увеличении напряжения фототок растет.

Зависимость величины фототока от величины напряжения между катодом и анодом называется вольтамперной характеристикой.

Она имеет следующий вид. При одной и той же интенсивности монохроматического света с ростом напряжения ток сначала растет, но затем его рост прекращается. Начиная с некоторого значения ускоряющего напряжения, фототок перестает изменяться, достигая своего максимального (при данной интенсивности света) значения. Этот фототок называется током насыщения.

Эйнштейн обнаружил, что через колчаны было невозможно объяснить энергию, связанную с излучением черного тела, но их разрыв стал фундаментальной концепцией, обобщенной на любой тип существующего излучения. Обобщая, мы можем сказать, что когда металлическая поверхность попадает из-за достаточно высокочастотного излучения, она освобождает электроны.

Объяснение этого явления заключается в том, что энергия падающего излучения преобразуется в кинетическую энергию пораженных электронов, которые, следовательно, движутся. Однако они не всегда отделяются от своих орбит, так как кинетическая энергия должна быть больше силы, удерживающей электроны, связанные с атомом.

Чтобы «запереть» фотоэлемент, то есть фототок уменьшить до нуля, необходимо подать «запирающее напряжение» . В этом случае электростатическое поле совершает работу и тормозит вылетевшие фотоэлектроны

Это означает, что ни один из вылетающих из металла электронов не достигает анода, если потенциал анода ниже потенциала катода на величину.

Фотоэлектрический эффект - явление, которое не происходит только в металлах, но в них оно более очевидно: оно происходит всякий раз, когда элементарная материальная система, атом или молекула или кристалл вкладывается электромагнитным излучением с достаточно высокой энергией.

Из изучения этого явления мы получили важные результаты, которые можно схематизировать в трех основных моментах. Существует фотоэлектрическое излучение, только если частота падающего излучения выше значения фотоэлектрического порога. Кинетическая энергия излучаемых электронов зависит от частоты падающего излучения, а не от его интенсивности.

Эксперимент показал, что при изменении частоты падающего света начальная точка графика сдвигается по оси напряжений. Из этого следует, что величина запирающего напряжения, а, следовательно, кинетическая энергия и максимальная скорость вылетающих электронов, зависят от частоты падающего света.

Первый закон фотоэффекта . Величина максимальной скорости вылетающих электронов зависит от частоты падающего излучения (растет с ростом частоты) и не зависит от его интенсивности.

Число электронов, испускаемых за единицу времени, увеличивается по мере увеличения интенсивности падающего электромагнитного излучения. Он считал, что кинетическая энергия, полученная электронами, должна была быть эквивалентна энергии, которой обладали фотоны.

Чтобы обобщить различия между классической и квантовой теорией, можно прибегнуть к сравнению между величинами, которые рассматриваются в каждой из двух категорий, т.е. непрерывными в классической теории, и дискретными в квантовой. Согласно классической физике некоторые величины, такие как излучение или поглощение излучения вещества, принадлежали к группе непрерывных, а по новым теориям Планка эти величины характеризуются скачками до определенных значений, т.е. кратность того, сколько элементарных энергии; поэтому мы можем сказать, что с новыми теориями мы перешли из мира, который интерпретируется только непрерывным образом, до одного, который интерпретируется даже дискретно.

Если сравнить вольтамперные характеристики, полученные при разных значениях интенсивности (на рисункеI 1 иI 2) падающего монохроматического (одночастотного) света, то можно заметить следующее.

Во-первых, все вольтамперные характеристики берут начало в одной и той же точке, то есть, при любой интенсивности света фототок обращается в ноль при конкретном (для каждого значения частоты) задерживающем напряжении. Это является еще одним подтверждением верности первого закона фотоэффекта.

По мнению некоторых исследователей квантовой механики, наша собственная реальность удваивается каждый раз, когда частица имеет возможность вести себя по-разному, давая жизнь двум параллельным вселенным: в одной частице ведет себя в одном направлении, а другая наоборот. Формирование двойного разделения всех возможных вариантов. Короче говоря, кажется, что, привыкнув к идее, что ни Земля, ни наша галактика не находятся в центре творения, мы скоро должны согласиться с тем, что не принадлежим к единственной существующей Вселенной.

Если бы гравитация была немного сильнее, звезды сжигали бы свое ядерное топливо менее чем через год. Если вместо этого сила, удерживающая вместе атомы, была слабее, звезды даже не существовали бы. Короче говоря, жизнь на Земле является результатом таких особых обстоятельств и условий, которые настолько ограничены, что считаются сами по себе крайне маловероятным событием.

Во-вторых. При увеличении интенсивности падающего света характер зависимости тока от напряжения не изменяется, лишь увеличивается величина тока насыщения.

Второй закон фотоэффекта . Величина тока насыщения пропорциональная величине светового потока.

При изучении фотоэффекта было установлено, что не всякое излучение вызывает фотоэффект.

Однако есть способ объяснить такую ​​поразительную серию совпадений: признать, что целые вселенные непрерывно формируются, каждый из которых имеет довольно случайные характеристики. Это увеличило бы статистическую вероятность того, что среди многих, Вселенная может родиться с правильными условиями, чтобы генерировать человека таким, какой он есть.

Согласно его теории, когда каждый другой рождается из одной вселенной, физические законы немного модифицируются, как это происходит для живых существ. Таким образом, есть вселенные, которые рождаются с враждебными законами и в конечном итоге гасят. Эта оригинальная идея основана на наблюдении квантовой механики, что существуют микроскопические явления, в которых частица действует так, как будто она мешает невидимому, но реальному «аналогу». Если эти маленькие частицы имеют аналог, то из них следует, что даже самые большие объекты имеют в своем роде аналогию.

Третий закон фотоэффекта . Для каждого вещества существует минимальная частота (максимальная длина волны) при которой еще возможен фотоэффект.

Эту длину волны называют «красной границей фотоэффекта» (а частоту – соответствующей красной границе фотоэффекта).

Через 5 лет после появления работы Макса Планка Альберт Эйнштейн использовал идею дискретности излучения света для объяснения закономерностей фотоэффекта. эйнштейн предположил, что свет не только излучается порциями, но и распространяется и поглощается порциями. Это означает, чтодискретность электромагнитных волн – это свойство самого излучения, а не результат взаимодействия излучения с веществом. По Эйнштейну, квант излучения во многом напоминает частицу. Квант либо поглощается целиком, либо не поглощается вовсе. Эйнштейн представил вылет фотоэлектрона как результат столкновения фотона с электроном металла, при котором вся энергия фотона передается электрону. Так Эйнштейн создал квантовую теорию света и, исходя из нее, написал уравнение для фотоэффекта:

И для сторонников этой теории эти две реальности не являются альтернативами, но оба происходят. Возможно, что существует множество других вселенных, а между другими мирами и нашими есть обмены, разлуки и пересечения, которые, возможно, в один прекрасный день им удастся выявить.

Но пока это всего лишь наводящая на размышления гипотеза. Поэтому этот долгосрочный предел фотоэлектрического эффекта является прямой мерой работы выхода электрона из металла. Увеличение интенсивности излучения не увеличивает энергию испускаемых электронов, а только увеличивает их количество. Другими словами: для каждого типа излучения существует одно значение напряжения торможения, зависящее только от цвета света, т.е. от его частоты, но не от интенсивности. Этот факт можно объяснить только предположением о квантовой природе электромагнитной волны.

Это уравнение объясняло все экспериментально установленные законы фотоэффекта.

  1. Так как работа выхода электрона из вещества постоянна, то, с ростом частоты, растет и скорость электронов.
  2. Каждый фотон выбивает один электрон. Следовательно, количество выбитых электронов не может быть больше числа фотонов. Когда все выбитые электроны достигнут анода, фототок расти прекращает. С ростом интенсивности света растет и число фотонов, падающих на поверхность вещества. Следовательно, увеличивается число электронов, которые эти фотоны выбивают. При этом растет фототок насыщения.
  3. Если энергии фотоны хватает лишь на совершение работы выхода, то скорость вылетающий электронов будет равна нулю. Это и есть «красная граница» фотоэффекта.

Внутренний фотоэффект наблюдается в кристаллических полупроводниках и диэлектриках. Он состоит в том, что под действием облучения увеличивается электропроводность этих веществ за счет возрастания в них числа свободных носителей тока (электронов и дырок).



Иногда это явление называют фотопроводимостью.

Максимальная кинетическая энергия, которой должна обладать частица для осуществления ударной ионизации атома газа, будет тем ближе к ЛИОНИз чем меньше масса частицы по сравнению с массой атома. Для электрона эта энергия меньше, чем для любого иона.
Максимальная кинетическая энергия, которую может иметь электрон внутри металла, недостаточна для этого.
Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего света, а определяется при прочих равных условиях лишь частотой падающего монохроматического света и растет с увеличением частоты. Этот экспериментальный (качественный) факт был теоретически обоснован А.
Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов прямо пропорциональна частоте поглощаемого света и не зависит от его интенсивности.
Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с увеличением частоты монохроматического излучения, вызывающего фотоэффект.
Максимальная кинетическая энергия осциллятора равна его максимальной потенциальной энергии. Это очевидно, поскольку максимальную потенциальную энергию осциллятор имеет при смещении колеблющейся точки в крайнее положение, когда ее скорость (а следовательно, и кинетическая энергия) равна нулю. Максимальной кинетической энергией осциллятор обладает в момент прохода точки равновесного положения (х 0), когда потенциальная энергия равна нулю.
Максимальная кинетическая энергия осциллятора равна его максимальной чпютенциальной энергии. Это очевидно, поскольку максимальную потенциальную энергию осциллятор имеет при смещении колеблющейся точки в крайнее положение, когда ее скорость (а следовательно, и кинетическая энергия) равна нулю. Максимальной кинетической энергией осциллятор обладает в момент прохода точки равновесного положения (х 0), когда потенциальная энергия равна нулю.
Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с увеличением частоты световых волн и не зависит от мощности светового излучения.
Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов пропорциональна частоте поглощаемого света и не зависит от его интенсивности.
Максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона равна энергии поглощенного им фотона.
Максимальная кинетическая энергия осциллятора равна его максимальной потенциальной энергии. Это очевидно, поскольку максимальную потенциальную энергию осциллятор имеет при смещении колеблющейся точки в крайнее положение, когда ее скорость (а следовательно, и кинетическая энергия) равна нулю. Максимальной кинетической энергией осциллятор обладает в момент прохода точки равновесного положения (л: 0), когда потенциальная энергия равна нулю.
Соответственно максимальная кинетическая энергия Гтах определяется наибольшей скоростью t raax ар, которая достигается в моменты прохождения системы через положение равновесия.
Максимальную кинетическую энергию WK фотоэлектрона определим из уравнения Эйнштейна: hv - А WK; WK Av - А.
Схема установки для наблюдения фотоэлектрического эффекта. Но максимальная кинетическая энергия каждого вылетевшего из металла электрона не зависит от интенсивности освещения, а изменяется только при изменении частоты падающего на металл света. Так, при освещении красным или оранжевым светом натрий не проявляет фотоэффекта и начинает испускать электроны только при длине волны, меньшей 590 нм (желтый свет); у лития фотоэффект обнаруживается при еще меньших длинах волн, начиная с 516 нм (зеленый свет); а вырывание электронов из платины под действием видимого света вообще не происходит и начинается только при облучении платины ультрафиолетовыми лучами.

Но максимальная кинетическая энергия каждого вылетевшего из металла электрона не зависит от интенсивности освещения, а изменяется только при изменении частоты падающего на металл света.
Найти максимальную кинетическую энергию а-частиц, возникающих в результате экзотермической реакции Oie (d - a) N14, энергия которой Q 3 1 Мэв, если известно, что энергия бомбардирующих дейтонов Еа 2 Мэв.
Определить максимальную кинетическую энергию нейтронов Wmax, возникающих в реакции t d - n iHe под действием трития t, который сам получается при поглощении медленных нейтронов в 6Li согласно реакции n 6Li - - t - f - ос.
Ферми - максимальная кинетическая энергия, KOj торой может обладать электрон при абсолютном нуле.
Следовательно, максимальная кинетическая энергия нейтрона, испускаемого бериллием, равна 7 8 106 электрон-вольтам, что соответствует скорости около 3 9 109 см сек. Поскольку масса нейтрона должна быть почти равной массе протона, тогестественно предположить, что максимальные скорости обеих частиц должны быть почти одинаковыми. Наибольшая наблюдаемая для протона скорость равна 3 3 109 см сек подобное значение для нейтрона согласуется со взглядами Чедвика на происхождение нейтрона.
Чему равняется максимальная кинетическая энергия свободных электронов при О К в меди.
Чему равна максимальная кинетическая энергия отдельного нуклона, если ядро атома находится на самом нижнем энергетическом уровне.
Атом имеет максимальную кинетическую энергию при положении в средней точке, которая соответствует наибольшей скорости его движения. Но так как в этом положении скорость атома максимальна, время пребывания его в этом состоянии минимально. Однако большая часть столкновений между молекулами приходится именно на эти фазы колебания, и значительно меньшая часть на ту фазу, в которой условия для передачи энергии колебания наиболее выгодны.
Здесь Гмаис - максимальная кинетическая энергия.
В таблице приведена максимальная кинетическая энергия, которая может быть передана каждому атому электроном с пороговой энергией.
Второй закон фотоэффекта: максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от интенсивности све - J та.
При постоянной интенсивности света максимальная кинетическая энергия выбиваемых электронов характеризуется простой линейной зависимостью от частоты света. Более того, такой линейной зависимости свойствен один и тот же наклон для всех исследуемых материалов; таким образом, этот наклон есть характеристика самих фотонов. Таким образом, нами найдена связь, которую мы искали: связь между волновыми характеристиками пучка света и той единственной, характеристической энергией, которую несут на себе фотоны этого пучка.
Задерживающее напряжение U3 зависит от максимальной кинетической энергии, которую имеют вырванные светом электроны.
Числитель аргумента логарифма 2m0V2 представляет максимальную кинетическую энергию, которую может получить легкая частица при лобовом столкновении с - частицей.
Эта связь показана на рис. 4.62. Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой падающего света и не зависит от его интенсивности. Измерения показали, что для каждого металла существует граничная частота или длина волны падающего света, при которой энергия фотоэлектрона равна нулю; при этой и меньшей частоте (или большей длины волны) свет любой интенсивности не вызывает фотоэффекта. Эта частота (длина волны) называется красной границей фотоэффекта.

На рис. 286 приведен график зависимости максимальной кинетической энергии Е т электронов, вылетающих с поверхности бария при фотоэффекте, от частоты v облучающего света.
На рис. 11.6 изображены результаты измерения максимальной кинетической энергии фотоэлектронов как функции частоты облучающего металл света для алюминия, цинка и никеля.
Заполнение квантовых состояний электронами в металле.| График функции распределения для вырожденного газа фермиоиов при абсолютном иуле. Из рис. 3.6 видно, что максимальной кинетической энергией будет обладать электрон, размещающийся на уровне Ферми. Эта энергия отсчитывается от дна ямы и всегда положительна.
Но при большом числе электронов велика их максимальная кинетическая энергия, а следовательно, мала дебройлевская длина волны. Поэтому условие применимости излагаемого метода и состоит в том, чтобы число электронов в атоме было достаточно велико по сравнению с единицей.
Лукирского и С. С. Прилежаева экспериментально подтверждена линейная зависимость максимальной кинетической энергии фотоэлектронов от частоты падающего света.
Измерив запирающий потенциал рг, можно определить максимальную кинетическую энергию (и скорость) электронов, покидающих катод.
Измерив запирающий потенциал фг, можно определить максимальную кинетическую энергию (и скорость) электронов, покидающих катод.
Из всех сравниваемых устройств коноидальный насадок характеризуется максимальной кинетической энергией струи.
Схема установки для изучения.| Зависимость силы фототока от напряжения. Эти измерения позволили установить второй закон-внешнего фотоэффекта: максимальная кинетическая энергия выбиваемых излучением электронов не зависит от интенсивности излучения, а определяется только его частотой (или длиной волны X) и материалом электрода.
Показать, что при неизменной прочности материала маховика максимальная кинетическая энергия зависит только от объема, но не от массы маховика.