Фотоэффект-испускание электронов телами под действием света, который был открыт в1887 г. Герценом. В 1888 Гальвакс показал, что при облучении ультрафиолетовымсветом электрически нейтральной металлической пластинки последняя приобретаетположительный заряд.В этом же году Столетев создал первый фотоэлемент иприменил его на практике, потом он установил прямую пропорциональность силыфототока интенсивности падающего света. В 1899 Дж. Дж. Томпсон и Ф. Ленарддоказали, что при фотоэффекте свет выбивает из вещества электроны.
Формулировка 1-го закона фотоэффекта количество электронов, вырываемых светом споверхности металла за 1с, прямо пропорционально интенсивности света.Согласно 2-ому закону фотоэффекта, максимальнаякинетическая энергия вырываемых светом электронов линейно возраст т с частотойсвета и не зависит от его интенсивности.3-ий закон фотоэффекта для каждого вещества существует красная границафотоэффекта, т. е. минимальная частота света v0 или максимальная длина волны y0 , при которой ещ возможен фотоэффект, и если v lt v0 , то фотоэффект уже не происходит.
Первый закон объясн н с позиции электромагнитнойтеории света чем больше интенсивность световой волны, тем большему количествуэлектронов будет передана достаточная для вылета из металла энергия.Другиезаконы фотоэффекта противоречат этой теории.Теоретическое объяснение этих законов было дано в 1905Эйнштейном. Согласно ему, электромагнитное излучение представляет собой потокотдельных квантов фотонов с энергией hv каждый h-постояннаяПланка . При фотоэффекте часть падающего электромагнитного излучения отповерхности металла отражается, а часть проникает внутрь поверхностного слояметалла и там поглощается.
Поглотив фотон, электрон получает от него энергию и,совершая работу выхода, покидает металл Hv A mv2 2 ,где mv2 максимальная кинетическая энергия, которую может иметь электрон привылете из металла. Она может быть определена mv2 2 eU 3 .U 3 - задерживающеенапряжение.
В теорииЭйнштейна законы фотоэффекта объясняются следующим образом 1. Интенсивность света пропорциональна числу фотонов всветовом пучке и поэтому определяет число электронов, вырванных из металла.2. Второй закон следует из уравнения mv 2 2 hv-A.3. Из этого же уравнения следует, что фотоэффект возможенлишь в том случае, когда энергия поглощ нного фотона превышает работу выходаэлектрона из металла.Т. е. частота света при этом должна превышать некотороеопредел нное для каждого вещества значение, равное A gt h. Эта минимальная частота определяет красную границуфотоэффекта vo A h yo c vo ch A.4. При меньшей частоте света энергии фотона не хватаетдля совершения электроном работы выхода, и поэтому фотоэффект отсутствует.Квантовая теорияЭйнштейна позволила объяснить и ещ одну закономерность , установленнуюСтолетевым.
В 1888 Столетов заметил, что фототок появляется почти одновременнос освещением катода фотоэлемента. По классической волновой теории электрону вполе световой электромагнитной волны требуется время для накопления необходимойдля вылета энергии, и поэтому фотоэффект должен протекать с запаздыванием покрайне мере на на несколько секунд.
По квантовой теории же, когда фотонпоглощается электроном, то вся энергия фотона переходит к электрону и никакоговремени для накопления энергии не требуется.С изобретением лазеровпоявилась возможность экспериментировать с очень интенсивными пучками света.Применяя сверхкороткие импульсы лазерного излучения, удалось наблюдатьмногофотонные процессы, когда электрон, прежде чем покинуть катод, претерпевалстолкновение не с одним , а с несколькими фотонами.
В этом случае уравнениефотоэффекта записывается Nhv A mv 2 2,чему соответствует красная граница. Фотоэффект широко используется в технике. Наявлении фотоэффекта основано действие фотоэлементов.Комбинация фотоэлемента среле позволяет конструировать множество видящих автоматов ,которые вовремя включают и выключают маяки , уличное освещение, автоматическиоткрывают двери , сортируют детали, останавливают мощный пресс, когда рукачеловека оказывается в опасной зоне . С помощью фотоэлементов осуществляетсявоспроизведение звука , записанного на кинопл нке.