При изучении фотоэффекта были открыты и описаны его законы. Рассмотрим их

Атомная Физика.

Глава I.Корпускулярно – волновой дуализм электромагнитных волн.

Как известно, строение атома дискретно. Выявить дискретность атома позволяет дискретность излучения. Атомы исследуют двумя способами: радиофизическим и с помощью излучений.

Электромагнитная волна имеет двойственную природу. С одной стороны она является волной, а с другой – потоком фотонов. Волновые свойства хорошо проявляются при распространении света. Свидетельством тому такие явления, как дифракция и интерференция. Квантовая природа проявляется лучше в процессе испускания и поглощения излучения, а также при взаимодействии излучения с веществом. Наиболее ярко квантовые свойства проявляются при фотоэффекте.

§ 1.1.Фотоэффект.

Под фотоэффектом понимают изменение состояния электронов в веществе под действием света (электромагнитного излучения). Различают внутренний и на внешний фотоэффекты. Явление внутреннего фотоэффекта проявляется в полупроводниках, в некоторых металлах и кристаллических соединениях. При внутреннем фотоэффекте электроны с поверхности вещества не вырываются. Рассмотрим, в чём заключается его сущность. Электроны, лежащие в валентной зоне, обладают хорошей связью с ядром. Чтобы оторваться от ядра у них недостаточно энергии. Однако электроны из зоны проводимости обладают более высокой энергией, достаточной для того, чтобы оторваться от ядра. Поглотив квант энергии, электрон из валентной зоны может перейти в зону проводимости, то есть стать свободным электроном, способным участвовать в образовании электрического тока. Рассмотренное явление получило название внутреннего фотоэффекта.

Внешний фотоэффект состоит в вырывании электронов с поверхности вещества под действием электромагнитного излучения. Фотоэффект наблюдается лучше всего на атомах щелочных металлов, так как у них на внешнем энергетическом уровне находится только один электрон.

Исторически право открытия фотоэффекта принадлежит русскому учёному А. Столетову.

Рассмотрим сущность внешнего фотоэффекта. На установке, изображённой на рисунке, изучалось явление внешнего фотоэффекта. Сквозь кварцевую пластинку на катод подал свет. При этом, при отсутствии внешнего напряжения, амперметр показывал некоторый небольшой ток. При включении внешнего напряжения, ток в цепи возрастал почти линейно до некоторого значения. После этого дальнейшее увеличение напряжения к росту тока не приводило, то есть наступал эффект насыщения. В то же время, при нулевом напряжении, как уже было сказано, некоторый ток существовал. Прикладывая отрицательное напряжение, мы, при некотором его значении, получим нулевой ток. Оказалось, что величина фототока зависит как от длины падающей волны, так и от интенсивности излучения. Вообще говоря, интенсивностью излучения называют энергию, проходящую за единицу времени через поверхность единичной площади. Зависимость напряжения от различной частоты падающего излучения, показана на рисунке. Здесь , то

есть с увеличением частоты, режим насыщения наступает при большем токе до какого-то определённого уровня. Потом дальнейший рост частоты уже не приводит к росту тока, а, наоборот, к его уменьшению. Качественно это показано на рисунке . Зависимость фототока от интенсивности излучения приведена на рисунке .

 

При изучении фотоэффекта были открыты и описаны его законы. Рассмотрим их.

 

Законы фотоэффекта.

2. Закон фотоэффекта. Максимальная энергия фотоэлектрона, покидающего катод, равна; не зависит от плотности энергии светового потока и линейно… 3. Закон фотоэффекта. При фиксированной частоте излучения число электронов,… Обобщая законы фотоэффекта, Эйнштейн записал уравнение фотоэффекта: , суть которого в том, что энергия фотона,…

Свойства фотонов.

2. Фотон обладает импульсом; движется со скоростью равной скорости света. Импульс фотона примерно (грубо) определяют так: , где – единичный вектор… 3. Фотон имеет поляризацию. Она совпадает с поляризацией волны, из которой он… 4. Фотон обладает собственным моментом количества движения – спином. Спин фотона .