Просмотр исходного текста страницы MK. Теория фотоэффекта

У вас нет прав на редактирование этой страницы по следующей причине:

---

Вы можете просмотреть и скопировать исходный текст этой страницы.

==5.3. Теория фотоэффекта== Все попытки объяснить явление фотоэффекта на основе законов электродинамики Максвелла, согласно которым свет — это электромагнитная волна, непрерывно распределенная в пространстве, оказались безрезультатными. Нельзя было понять, почему энергия фотоэлектронов определяется только частой света и почему лишь при малой длине волны свет вырывает электроны. Объяснение фотоэффекта было дано в 1905 г. Эйнштейном, развившим идеи Планка о прерывистом испускании света. В экспериментальных законах фотоэффекта Эйнштейн увидел убедительное доказательство того, что свет имеет прерывистую структуру и поглощается отдельными порциями. Энергия ''E'' каждой порции излучения в полном соответствии с гипотезой Планка пропорциональна частоте: \[E=h\cdot \nu ,\; \; \; (5.3.1)\] где ''h'' — постоянная Планка. Из того факта, что свет излучается порциями, еще не вытекает прерывистая структура самого света. «Если пиво всегда продается в бутылках, содержащих пинту, — говорил Эйнштейн, — отсюда не следует, что пиво состоит из неделимых частей, равных пинте». Лишь явление фотоэффекта показало, что свет имеет прерывистую структуру: излученная порция световой энергии сохраняет свою индивидуальность и в дальнейшем. Поглотиться может только вся порция целиком. Максимальную кинетическую энергию фотоэлектрона можно найти, применив закон сохранения энергии. Энергия порции света ''h''∙ν идет на совершение работы выхода ''A'', т. е. работы, которую нужно совершить для извлечения электрона из металла, и на сообщение электрону кинетической энергии. Следовательно, \[h\cdot \nu =A+\dfrac{m\cdot \upsilon ^{2} }{2} .\; \; \; (5.3.2.)\] Это уравнение объясняет основные факты, касающиеся фотоэффекта. Интенсивность света, по Эйнштейну, пропорциональна числу квантов (порций) энергии в световом пучке и поэтому определяет число электронов, вырванных из металла. Скорость же электронов, согласно (5.3.2), определяется только частотой света и работой выхода, зависящей от рода металла и состояния его поверхности. От интенсивности света она не зависит. Для каждого вещества фотоэффект наблюдается лишь в том случае, если частота ν света больше минимального значения νmin. Ведь чтобы вырвать электрон из металла даже без сообщения ему кинетической энергии, нужно совершить работу выхода ''A''. Следовательно, энергия кванта должна быть больше этой работы: \[h\cdot \nu >A.\] Предельную частоту ν_min называют красной границей фотоэффекта. Она выражается так: \[\nu _{\min } =\dfrac{A}{h} .\; \; \; (5.3.3)\] Работа выхода ''A'' зависит от рода вещества. Поэтому и предельная частота ν_min фотоэффекта (красная граница) для разных веществ различна. Для цинка красной границе соответствует длина волны λ_max = 3,7∙10^–7 м (ультрафиолетовое излучение). Именно этим объясняется опыт по прекращению фотоэффекта с помощью стеклянной пластинки, задерживающей ультрафиолетовые лучи. Работа выхода у алюминия или железа больше, чем у цинка. Поэтому в опыте, описанном в § 5.2, использовалась цинковая пластина. У щелочных металлов работа выхода, напротив, меньше, а длина волны λ_max, соответствующая красной границе, больше. Так, для натрия λ_max = 6,8∙10^–7 м. Пользуясь уравнением Эйнштейна (5.3.2), можно найти постоянную Планка ''h''. Для этого нужно экспериментально определить частоту света ν, работу выхода ''A'' и измерить кинетическую энергию фотоэлектронов. Такого рода измерения и расчеты дают: ''h'' = 6,63∙10^–34 Дж∙с. Точно такое же значение было найдено Планком при теоретическом изучении совершенно другого явления — теплового излучения. Совпадение значений постоянной Планка, полученных различными методами, подтверждает правильность предположения о прерывистом характере излучения и поглощения света веществом. ==Литература== Мякишев Г.Я. Физика: Оптика. Квантовая физика. 11 кл.: Учеб. для углубленного изучения физики. — М.: Дрофа, 2002. — С. 263-265. [[Категория: Квантовая оптика]] [[Категория: Мякишев Г.Я. Физика]]

Возврат к странице MK. Теория фотоэффекта.