Фотоефект. Зовнішній фотоефект. Використання фотоефекту і техніці. Ефект Комтона

Фотоефект – явище взаємодії електромагнітного випромінювання з речовиною, в результаті якого енергія фотонів передається електронам речовини й останні переходять у новий енергетичний стан.

Розрізняють:

1) Зовнішній фотоефект – виривання електронів з речовини під дією світла.

2) Внутрішній фотоефект – перерозподіл електронів за енергетичними рівнями під дією світла(електромагнетного випромінювання).

Внутрішній фотоефект властивий деяким напівпровідникам і меншою мірою діелектрикам.

3) Ядерний фотоефект – це явище виривання нуклонів із ядра під дією жорсткого рентгенівського або випромінювання.

Досліди Столєтова показують, що:

1. Сила фотоструму насичення Iн (кількість електронів, вирваних з поверхні металу за 1с), який виникає при освітленні монохроматичним світлом, пропорційна світловому потоку, що падає на катод.

2. Швидкість фотоелектронів визначається частотою падаючого світла? і не залежить від інтенсивності світлового потоку.

3. Для будь-якої речовини характерна мінімальна частота?min, нижче якої фотоефект не спостерігається. Дану частоту світла називають червоною межею фотоефекту.

4. Явище фотоефекту безінерційне. Проміжок часу між початком освітлення і початком фотоструму не перевищує 10-9с.

А. Ейнштейн в 1905 році показав, що явище фотоефекту і його закономірності можуть бути пояснені на основі запропонованої ним квантової теорії фотоефекту. За законом збереження енергії:

hn = A +

Це рівняння Ейнштейна для зовнішнього фотоефекту (виражає закон збереження енергії).

Енергія падаючого фотона витрачається на виконання електроном роботи виходу А з металу і надання електрону,який вилетів, кінетичної енергії.

Енергія кванта має бути більшою ніж робота виходу А.

Мінімальна частота (червона межа), з якої для даної речовини починається фотоефект, дорівнює:

Комптон, досліджуючи розсіяння монохроматичних рентгенівських променів речовинами з легкими атомами (парафін, бор), виявив, що у складі розсіяного випромінювання поряд з випромінюванням початкової довжини хвилі λ спостерігається також випромінювання більшої довжини хвилі λ'. Довжина хвилі λ' розсіяного випромінювання більша за довжину хвилі λ падаючого випромінювання, причому різниця Δλ= λ' -λ не залежить від довжини хвилі λ падаючого випромінювання і природи розсіювальної речовини, а визначається лише величиною кута розсіювання