Фотоэффект и его законы. Применение фотоэффекта в технике

Изучаем тему: Фотоэффект и его законы.

Вам необходимо выполнить задания:

1.Изучить материал двух лекций:

Фотоэффект и его законы. Применение фотоэффекта в технике.

Фотоэффект (фотоэлектрический эффект)— это вырывание электронов из вещества под действием падающего на него света (излучения).

Для исследования внешнего фотоэффекта используют стеклянную трубку, из которой выкачан воздух. В нее

помещают пластину К, служащую катодом, и

вспомогательный электрод А, служащий анодом.

Электроды К и А через потенциометр RP подключены

 к источнику напряжения.

Если пластинку К не освещать, то тока в цепи не будет, т. к. вакуумный промежуток между катодом и анодом тока не проводит. Если же пластинку К осветить через окно С, то свет выбьет из (их называют фотоэлектронами). Под действием электрического поля фотоэлектроны движутся к аноду, замыкая цепь. Гальванометр покажет наличие тока (его называют фототоком). С помощью потенциометра можно изменять значение и знак анодного напряжения пластинки электроны.

Рассмотрим вольт-амперную характеристику фотоэффекта.

                                                           Если анодное напряжение равно нулю, то ток в цепи    

все равно возникает. Это объясняется тем, что вылетающие из катода электроны обладают  кинетической энергией, за счет которой они и долетают до анода.

При малых напряжениях не все вырванные светом электроны достигают другого электрода. Если, не меняя интенсивности излучения, увеличивать разность потенциалов между электродами, то сила тока возрастает.

 При некотором напряжении она достигает максимального значения, после чего перестает увеличиваться. Максимальное значение силы тока Iн называется током насыщения. Сила тока насыщения определяется числом электронов, испускаемых за 1 с освещаемым электродом.

Изменяя в этом опыте интенсивность излучения, удалось установить, что число электронов, вырываемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.

Если изменить полярность батареи, то сила тока уменьшится, и при некотором напряжении U3 обратной полярности она станет равной нулю. Напряжение U3 называется задерживающее напряжение.

Это значит, что электрическое поле тормозит вырванные электроны до полной остановки, а затем возвращает их на электрод.

Задерживающее напряжение U3 зависит от максимальной кинетической энергии, которую имеют вырванные светом электроны. Измеряя задерживающее напряжение и применяя теорему о кинетической энергии, можно найти максимальное значение кинетической энергии электронов и скорость фотоэлектронов:  

На основании результатов этого опыта были сформулированы  законы фотоэффекта:

1.Фототок насыщения прямо пропорционален падающему световому потоку Ф, падающему на катод: Iн=kФ, где k — фоточувствительность.