Презентация к уроку "Фотоэффект"

Фотоэффект – это вырывание электронов из вещества под действием света.

Открыт в 1887 году Генрихом Герцем,

Исследован А.Г. Столетовым , объяснен А. Эйнштейном в 1905г.

• Установка состоит из стеклянного вакуумного баллона с кварцевым окошком. Внутри баллона впаяны 2 электрода, на один из которых падает свет. На электроды подается напряжение, которое можно менять с помощью потенциометра.
• Под действием света из катода вырываются электроны и летят к аноду, образуя электрический ток в цепи.

• 1. Не меняя интенсивности света, увеличивать напряжение. Сила тока увеличивается. Но при некотором напряжении ток перестает расти. Максимальный ток называют током насыщения I н. Ток насыщения можно увеличить или уменьшить только увеличивая или уменьшая интенсивность падающего на катод света.

I – сила тока (А)

I н – ток насыщения

U – напряжение (В)

U з - запирающее напряжение

2 . Из графика видно, что сила тока отлична от нуля и при нулевом напряжении. Это означает, что часть электронов достигает анода по инерции. Если изменить полярность батареи, то сила тока уменьшится и при некотором напряжении U з обратной полярности сила тока станет равной нулю. Это означает, что электрическое поле тормозит электроны до полной остановки. По задерживающему напряжению U з можно определить максимальную кинетическую энергию электронов.

• Количество вырванных

фотоэлектронов за 1 с пропорционально

поглощенной за это время световой

энергии.

2. Максимальная начальная скорость

фотоэлектронов не зависит от

интенсивности падающего света и

линейно возрастает с частотой света.

3. Для каждого вещества существует минимальная частота света, называемая красной границей фотоэффекта, ниже которой фотоэффект не возможен.

4. Фотоэффект не обладает инерцией.

С точки зрения волновой теории фотоэффект должен обладать инерцией, а кинетическая энергия электронов должна зависеть от интенсивности света.

Теорию фотоэффекта создал в 1905 г. А.Эйнштейн, развив гипотезу М. Планка об излучении и поглощении света отдельными порциями.

Он предположил, что свет представляет собой поток частиц (фотоны). Электрон может поглотить фотон целиком, получив при этом энергию фотона Е = h 𝝂. Эта энергия идет на совершение работы выхода А в и на сообщение электрону кинетической энергии Е к

h = 6,63 · 10 -34 Дж·с

постоянная Планка

A в – работа выхода(Дж)

Е к – кинетическая энергия

фотоэлектронов(Дж)

m, 𝓿 – масса и скорость

электрона

h ν = A в + E к

• Если энергия фотона окажется меньше работы выхода А в , то фотоэффекта не будет;
• Если энергия фотона окажется равной работе выхода А в, то

h 𝝂 min = А в

𝝂 min = А в / h – красная граница фотоэффекта.

• Применение фотоэффекта стало возможно с изобретением фотоэлемента
• Фотоэлемент – это прибор, с помощью которого можно управлять включением и выключением механизмов, уличного освещения; в турникетах метро и предотвращает несчастные случаи на производстве.

• Вакуумный фотоэлемент представляет собой вакуумную стеклянную колбу, часть внутренней поверхности которой покрыта тонким слоем металла с малой работой выхода - это катод. В центре – металлическая петля или диск – анод.
• При попадании света на катод в цепи возникает электрический ток, который включает или выключает то или иное реле.

1. Фотоэффект «превращает» свет в электрический ток, благодаря чему изображение можно преобразовать в электрические сигналы и передавать на расстояние (телевидение).

2. Кино (воспроизведение звука).

3. Фототелеграф.

4. Автоматизация производства.