Transcript Θεωρητικό Μέρος

Το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο ανακαλύφθηκε από τον Hertz
το 1887, κατά την διάρκεια των πειραμάτων του για την
διάδοση ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Παρατήρησε, ότι
εύκολα εμφανιζόταν σπινθήρας στο διάκενο μεταξύ δύο
ακροδεκτών αν αυτοί φωτιζόντουσαν με φως παρά όταν οι
ακροδέκτες ήταν σε σκότος. Παρατήρησε επίσης ότι ο
αρνητικός ακροδέκτης ήταν πιο ευαίσθητος από τον θετικό
ακροδέκτη.
Στην συνέχεια ανακαλύφθηκαν και άλλα πειραματικά
δεδομένα που αφορούσαν το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο.
1
ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΑ ΔΕΔΟΜΕΝΑ
1.Το φαινόμενο οφείλεται στην εκπομπή αρνητικά φορτισμένα σωματια (Hallwachs
1889).
2.Τα εκπεμπόμενα σωμάτια αποσπώνται λόγω του προσπίπτοντος φωτός (Hallwachs
κ.α. 1889).
3.Υπάρχει στενή σχέση μεταξύ του δυναμικού επαφής ενός μετάλλου και της
φωτοευαισθησίας (Elster και Geitel 1889).
4.Το φωότρευμα είναι ανάλογο της έντασης του φωτός (Elster και Geitel 1891).
5.Τα εκπεμπόμενα σωμάτια είναι ηλεκτρόνια (Lenard και J.J. Thomson 1889).
6.Οι κινητικές ενέργειες των εκπεμπόμενων ηλεκτρονίων είναι ανεξάρτητες από την
ένταση του φωτός και ότι οαριθμός των ηλεκτρονίων είναι ανάλογος προς την ένταση
του φωτός (Lenard 1902).
7.Τα εκπεμπόμενα ηλεκτρόνια έχουν μέγιστη κινητική ενέργεια που είναι τόσο
μεγαλύτερη όσο μικρότερο είναι το μήκος κύματος του φωτός και δεν εκπέμπονται
ηλεκτρόνια αν το μήκος κύματος υπερβαίνει μία τιμή που καλείται κατώφλιο (Lenard
1902).
8.Τα φωτοηλεκτρόνια εκπέμπονται ακαριαία με την έναρξη φωτισμού.
2
ΕΝΝΟΙΕΣ ΣΧΕΤΙΚΕΣ ΜΕ ΤΟ
ΦΩΤΟΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ
3
ΕΝΝΟΙΕΣ ΣΧΕΤΙΚΕΣ ΜΕ ΤΟ
ΦΩΤΟΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ
Φύση του φωτός
4
ΕΝΝΟΙΕΣ ΣΧΕΤΙΚΕΣ ΜΕ ΤΟ
ΦΩΤΟΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ
Φύση του φωτός
Μονοχρωματικό φως
5
ΕΝΝΟΙΕΣ ΣΧΕΤΙΚΕΣ ΜΕ ΤΟ
ΦΩΤΟΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ
Φύση του φωτός
Μονοχρωματικό φως
Φωτόνιο
6
ΕΝΝΟΙΕΣ ΣΧΕΤΙΚΕΣ ΜΕ ΤΟ
ΦΩΤΟΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ
Φύση του φωτός
Μονοχρωματικό φως
Φωτόνιο
Σταθερά του Planck
7
ΕΝΝΟΙΕΣ ΣΧΕΤΙΚΕΣ ΜΕ ΤΟ
ΦΩΤΟΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ
Φύση του φωτός
Μονοχρωματικό φως
Φωτόνιο
Σταθερά του Planck
Έργο εξαγωγής
8
ΕΝΝΟΙΕΣ ΣΧΕΤΙΚΕΣ ΜΕ ΤΟ
ΦΩΤΟΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ
Φύση του φωτός
Μονοχρωματικό φως
Φωτόνιο
Σταθερά του Planck
Έργο εξαγωγής
Ορθή – ανάστροφη πόλωση
9
ΕΝΝΟΙΕΣ ΣΧΕΤΙΚΕΣ ΜΕ ΤΟ
ΦΩΤΟΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ
Φύση του φωτός
Μονοχρωματικό φως
Φωτόνιο
Σταθερά του Planck
Έργο εξαγωγής
Ορθή – ανάστροφη πόλωση
Δυναμικό επαφής
10
Θεωρητικό Μέρος
Φύση του φωτός
11
Θεωρητικό Μέρος
12
Θεωρητικό Μέρος
Η Φύση του φωτός
Το φως είναι ηλεκτρομαγνητικό κύμα
13
Θεωρητικό Μέρος
Η Φύση του φωτός
Το φως είναι ηλεκτρομαγνητικό κύμα
και αποτελεί
το μέρος του ηλεκτρομαγνητικού
φάσματος που διεγείρει το μάτι μας
14
Θεωρητικό Μέρος
Η Φύση του φωτός
Το φως είναι ηλεκτρομαγνητικό κύμα
και αποτελεί
το μέρος του ηλεκτρομαγνητικού
φάσματος που διεγείρει το μάτι μας
400nm-700nm
1nm = 10- 9 m
15
Θεωρητικό Μέρος
Η Φύση του φωτός
Το φως είναι ηλεκτρομαγνητικό κύμα
και αποτελεί
το μέρος του ηλεκτρομαγνητικού
φάσματος που διεγείρει το μάτι μας
400nm-700nm
7.5 x10 14Hz  4.3x10 14 Hz
16
Θεωρητικό Μέρος
Η Φύση του φωτός
Είναι όμως μόνο ηλεκτρομαγνητικό κύμα;
17
Θεωρητικό Μέρος
Η Φύση του φωτός
Είναι όμως μόνο ηλεκτρομαγνητικό κύμα;
ΟΧΙ !!!
18
Θεωρητικό Μέρος
Η Φύση του φωτός
Είναι όμως μόνο ηλεκτρομαγνητικό κύμα;
ΟΧΙ !!!
Έχει και σωματιδιακή φύση
19
Θεωρητικό Μέρος
Η Φύση του φωτός
Φαινόμενα αλληλεπίδρασης φωτός και ύλης
20
Θεωρητικό Μέρος
Η Φύση του φωτός
Φαινόμενα αλληλεπίδρασης φωτός και ύλης
Φωτοηλεκτρικό
φαινόμενο
Φαινόμενο
Compton
21
Θεωρητικό Μέρος
Η Φύση του φωτός
Φαινόμενα αλληλεπίδρασης φωτός και ύλης
Φωτοηλεκτρικό
φαινόμενο
Φαινόμενο
Compton
Φωτόνια ή Κβάντα
22
Θεωρητικό Μέρος
Η Φύση του φωτός
Τα φωτόνια έχουν ενέργεια και ορμή!!!
23
Θεωρητικό Μέρος
Η Φύση του φωτός
Τα φωτόνια έχουν ενέργεια και ορμή!!!
Eφωτ  h  f
24
Θεωρητικό Μέρος
Η Φύση του φωτός
Τα φωτόνια έχουν ενέργεια και ορμή!!!
Eφωτ  h  f
Ενέργεια φωτονίου
25
Θεωρητικό Μέρος
Η Φύση του φωτός
Τα φωτόνια έχουν ενέργεια και ορμή!!!
Eφωτ  h  f
Σταθερά του Planck
h  6.626  10
34
Js
26
Θεωρητικό Μέρος
Η Φύση του φωτός
Τα φωτόνια έχουν ενέργεια και ορμή!!!
Eφωτ  p  c
27
Θεωρητικό Μέρος
Η Φύση του φωτός
Τα φωτόνια έχουν ενέργεια και ορμή!!!
Eφωτ  p  c
Ορμή φωτονίου
28
Θεωρητικό Μέρος
Η Φύση του φωτός
Τα φωτόνια έχουν ενέργεια και ορμή!!!
Eφωτ  p  c
Eφωτ  h  f
29
Θεωρητικό Μέρος
Η Φύση του φωτός
Τα φωτόνια έχουν ενέργεια και ορμή!!!
Eφωτ  p  c
Eφωτ  h  f
Eφωτ
c
 h
λ
30
Θεωρητικό Μέρος
Η Φύση του φωτός
Τα φωτόνια έχουν ενέργεια και ορμή!!!
Eφωτ  p  c
Eφωτ  h  f
h
p
λ
Eφωτ
c
 h
λ
31
Θεωρητικό Μέρος
Η Φύση του φωτός
Η Κυματική φύση
Η Σωματιδιακή φύση
32
Θεωρητικό Μέρος
Η Φύση του φωτός
Η Κυματική φύση
Η Σωματιδιακή φύση
Το φως έχει διττή φύση
33
Θεωρητικό Μέρος
Η Φύση του φωτός
Η Κυματική φύση
Η Σωματιδιακή φύση
Το φως έχει διττή φύση
Φαινόμενα διάδοσης
Κυματική φύση
34
Θεωρητικό Μέρος
Η Φύση του φωτός
Η Κυματική φύση
Η Σωματιδιακή φύση
Το φως έχει διττή φύση
Φαινόμενα διάδοσης
Φαινόμενα αλληλεπίδρασης
φωτός – ύλης
Κυματική φύση
Σωματιδιακή φύση
35
Θεωρητικό Μέρος
Το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο
36
Θεωρητικό Μέρος
Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο
Γυάλινος σωλήνας
37
Θεωρητικό Μέρος
Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο
38
Θεωρητικό Μέρος
Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο
39
Θεωρητικό Μέρος
Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο
40
Θεωρητικό Μέρος
Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο
41
Θεωρητικό Μέρος
Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο
42
Θεωρητικό Μέρος
Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο
43
Θεωρητικό Μέρος
Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο
Συχνότητα κατωφλίου
44
Θεωρητικό Μέρος
Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο
Συχνότητα κατωφλίου
45
Θεωρητικό Μέρος
Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο
Ο ρυθμός εκπομπής ηλεκτρονίων
είναι ανάλογος της έντασης του
φωτός
Συχνότητα κατωφλίου
46
Θεωρητικό Μέρος
Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο
Ο ρυθμός εκπομπής ηλεκτρονίων
είναι ανάλογος της έντασης του
φωτός
Συχνότητα κατωφλίου
Η μέγιστη κινητική ενέργεια των
ηλεκτρονίων δεν εξαρτάται από
την ένταση του φωτός
47
Θεωρητικό Μέρος
Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο
48
Θεωρητικό Μέρος
Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο
Κmax
fc
f
49
Θεωρητικό Μέρος
Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο
Κmax
Η εκπομπή των ηλεκτρονίων
είναι ουσιαστικά ακαριαία
ανεξάρτητα από την ένταση
του προσπίπτοντος φωτός
fc
f
50
Θεωρητικό Μέρος
Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο
Πείραμα
Κλασσική θεωρία
51
Θεωρητικό Μέρος
Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο
Πείραμα
Κλασσική θεωρία
Σχεδόν άμεση εκπομπή
52
Θεωρητικό Μέρος
Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο
Πείραμα
Κλασσική θεωρία
Σχεδόν άμεση εκπομπή
Εξάρτηση από την ένταση
53
Θεωρητικό Μέρος
Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο
Πείραμα
Κλασσική θεωρία
Σχεδόν άμεση εκπομπή
Εξάρτηση από την ένταση
Η κινητική ενέργεια των
ηλεκτρονίων είναι
ανεξάρτητη της έντασης του
φωτός.
54
Θεωρητικό Μέρος
Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο
Πείραμα
Κλασσική θεωρία
Σχεδόν άμεση εκπομπή
Εξάρτηση από την ένταση
Η κινητική ενέργεια των
ηλεκτρονίων είναι
ανεξάρτητη της έντασης του
φωτός.
Η κινητική ενέργεια των
ηλεκτρονίων εξαρτάται από
την ένταση του φωτός.
55
Θεωρητικό Μέρος
Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο
Κβαντική θεωρία
Το φως αποτελείται από μικρά πακέτα ενέργειας:
κβάντα ή φωτόνια
56
Θεωρητικό Μέρος
Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο
Κβαντική θεωρία
Το φως αποτελείται από μικρά πακέτα ενέργειας:
κβάντα ή φωτόνια
E  hf
57
Θεωρητικό Μέρος
Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο
Κάθε ηλεκτρόνιο απορροφά την ενέργεια ενός
φωτονίου
58
Θεωρητικό Μέρος
Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο
Κάθε ηλεκτρόνιο απορροφά την ενέργεια ενός
φωτονίου
E  W
Έργο εξαγωγής του
μετάλλου
59
Θεωρητικό Μέρος
Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο
Κάθε ηλεκτρόνιο απορροφά την ενέργεια ενός
φωτονίου
E  W
Έργο εξαγωγής του
μετάλλου
hf  W
60
Θεωρητικό Μέρος
Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο
Κάθε ηλεκτρόνιο απορροφά την ενέργεια ενός
φωτονίου
E  W
hf  W
Kmax .
Έργο εξαγωγής του
μετάλλου
1
2
 mvmax .  hf  W
2
61
Θεωρητικό Μέρος
Μοντέλο ενεργειακών ζωνών
62
Θεωρητικό Μέρος
Μοντέλο ενεργειακών ζωνών
Ένα άτομο Li
2p
2s
1s
63
Θεωρητικό Μέρος
Μοντέλο ενεργειακών ζωνών
Ένα άτομο Li
2p
Ατομικό
δυναμικό
2s
1s
64
Θεωρητικό Μέρος
Μοντέλο ενεργειακών ζωνών
Ένα άτομο Li
2p
2s
1s
Ατομικό
δυναμικό
Η ενέργεια των ηλεκτρονίων
είναι κβαντισμένη
65
Θεωρητικό Μέρος
Μοντέλο ενεργειακών ζωνών
Ένα άτομο Li
2p
2s
1s
Ατομικό
δυναμικό
Η ενέργεια των ηλεκτρονίων
είναι κβαντισμένη
Διακριτές ενεργειακές
στάθμες
66
Θεωρητικό Μέρος
Μοντέλο ενεργειακών ζωνών
Ένα άτομο Li
2p
2s
1s
Ατομικό
δυναμικό
Η ενέργεια των ηλεκτρονίων
είναι κβαντισμένη
Διακριτές ενεργειακές
στάθμες
Τι θα συμβεί εάν πλησιάσουμε ένα δεύτερο άτομο;
67
Θεωρητικό Μέρος
Μοντέλο ενεργειακών ζωνών
Δύο άτομα
Ένα άτομο
2p
2p
2s
1s
2s
1s
68
Θεωρητικό Μέρος
Μοντέλο ενεργειακών ζωνών
Δύο άτομα
Ένα άτομο
2p
2p
2s
1s
2s
1s
Το ατομικό δυναμικό μεταβάλλεται
69
Θεωρητικό Μέρος
Μοντέλο ενεργειακών ζωνών
Δύο άτομα
Ένα άτομο
2p
2p
2s
1s
2s
1s
Το ατομικό δυναμικό μεταβάλλεται
Κάθε διακριτή ενεργειακή στάθμη έχει
διαχωριστεί σε δύο
70
Θεωρητικό Μέρος
Μοντέλο ενεργειακών ζωνών
Δύο άτομα
Ένα άτομο
2p
2p
2s
1s
2s
1s
Το ατομικό δυναμικό μεταβάλλεται
Κάθε διακριτή ενεργειακή στάθμη έχει
διαχωριστεί σε δύο
Η διαφορά ενέργειας των δύο σταθμών γίνεται τόσο
μεγαλύτερη όσο τα άτομα πλησιάζουν
71
Θεωρητικό Μέρος
Μοντέλο ενεργειακών ζωνών
Δύο άτομα
Ένα άτομο
2p
2p
2s
2s
1s
1s
Η απόσταση των δύο σταθμών είναι τόσο
μεγαλύτερη όσο ασθενέστερα είναι «δεμένα»
τα ηλεκτρόνια με το άτομο
72
Θεωρητικό Μέρος
Μοντέλο ενεργειακών ζωνών
Δύο άτομα
Ένα άτομο
2p
2p
2s
1s
2s
1s
Αύξηση του αριθμού των ατόμων συνεπάγεται
αύξηση του αριθμού των ενεργειακών σταθμών
73
Θεωρητικό Μέρος
Μοντέλο ενεργειακών ζωνών
Δύο άτομα
Ένα άτομο
2p
2p
2s
2s
1s
1s
Στερεό
2p
2s
1s
74
Θεωρητικό Μέρος
Μοντέλο ενεργειακών ζωνών
Στερεό
2p
2s
1s
Ενεργειακή
ζώνη
Στα στερεά σχηματίζονται ενεργειακές ζώνες
75
Θεωρητικό Μέρος
Μοντέλο ενεργειακών ζωνών
Στερεό
2p
2s
1s
Ενεργειακή
ζώνη
Στα στερεά σχηματίζονται ενεργειακές ζώνες
Οι ενεργειακές περιοχές που διαχωρίζουν τις
ενεργειακές ζώνες ονομάζονται ενεργειακά χάσματα
76
Θεωρητικό Μέρος
Μοντέλο ενεργειακών ζωνών
Στερεό
2p
2s
1s
Ενεργειακή
ζώνη
Στα στερεά σχηματίζονται ενεργειακές ζώνες
Οι ενεργειακές περιοχές που διαχωρίζουν τις
ενεργειακές ζώνες ονομάζονται ενεργειακά χάσματα
Οι ιδιότητες των στερεών εξαρτώνται μεταξύ άλλων από τον
77
τρόπο που έχουν καταληφθεί οι ζώνες από τα ηλεκτρόνια
Θεωρητικό Μέρος
Μοντέλο ενεργειακών ζωνών
Μονωτής
78
Θεωρητικό Μέρος
Μοντέλο ενεργειακών ζωνών
Άδεια ζώνη
Μονωτής
Πλήρως κατειλημμένες ζώνες
79
Θεωρητικό Μέρος
Μοντέλο ενεργειακών ζωνών
Μονωτής
Μέταλλο
80
Θεωρητικό Μέρος
Μοντέλο ενεργειακών ζωνών
Μία ή περισσότερες
ενεργειακές ζώνες
είναι εν μέρει
κατειλημμένες
Μονωτής
Μέταλλο
81
Θεωρητικό Μέρος
Μοντέλο ενεργειακών ζωνών
Μονωτής
Μέταλλο
Ημιαγωγός
Ζώνες σχεδόν πλήρως κατειλημμένες
82
Θεωρητικό Μέρος
Μοντέλο ενεργειακών ζωνών
Ενεργειακό
χάσμα
Μονωτής
Ενεργειακό χάσμα
Μέταλλο
Ημιαγωγός
83
Θεωρητικό Μέρος
Μοντέλο ενεργειακών ζωνών
Ενεργειακό
χάσμα
Μονωτής
Ενεργειακό χάσμα
Μέταλλο
Ημιαγωγός
Οι μονωτές παρουσιάζουν μεγάλο ενεργειακό χάσμα
84
Θεωρητικό Μέρος
Μοντέλο ενεργειακών ζωνών
Ενεργειακό
χάσμα
Μονωτής
Ενεργειακό χάσμα
Μέταλλο
Ημιαγωγός
Οι ημιαγωγοί παρουσιάζουν μικρότερο ενεργειακό χάσμα
85
Θεωρητικό Μέρος
Μοντέλο ενεργειακών ζωνών
86
Θεωρητικό Μέρος
Μοντέλο ενεργειακών ζωνών
Ενεργειακό
χάσμα
Μονωτής
Ενεργειακό χάσμα
Μέταλλο
Ζώνη αγωγιμότητας
Ημιαγωγός
87
Θεωρητικό Μέρος
Μοντέλο ενεργειακών ζωνών
Ενεργειακό
χάσμα
Μονωτής
Ενεργειακό χάσμα
Μέταλλο
Ζώνη αγωγιμότητας
Ημιαγωγός
Ζώνη σθένους
88
Θεωρητικό Μέρος
Μοντέλο ενεργειακών ζωνών
Ελεύθερα ηλεκτρόνια ή
ηλεκτρόνια αγωγιμότητας
Ζώνη αγωγιμότητας
Κινούνται σχεδόν «ελεύθερα» μέσα στο
μέταλλο με ενέργειες που αντιστοιχούν στη
ζώνη αγωγιμότητας
Μέταλλο
89
Θεωρητικό Μέρος
Μοντέλο ενεργειακών ζωνών
Ελεύθερα ηλεκτρόνια ή
ηλεκτρόνια αγωγιμότητας
Ζώνη αγωγιμότητας
Κινούνται σχεδόν «ελεύθερα» μέσα στο
μέταλλο με ενέργειες που αντιστοιχούν στη
ζώνη αγωγιμότητας
Μέταλλο
Η ενέργεια Fermi είναι η ενέργεια των ηλεκτρονίων στην
ανώτερη κατειλημμένη ενεργειακή στάθμη στους 0οΚ 90
Θεωρητικό Μέρος
Θεωρητικό μοντέλο φωτοηλεκτρικού φαινομένου
Μέταλλο
Μέταλλο
Κενό
Κενό
Eκ
e-  
e 
-
φωτοηλεκτρόνιο
ΔΕ = hf
φωτόνιο hf
Στάθμη Fermi EF
W
W
hf >W
φωτόνιο
91
Θεωρητικό Μέρος
Θεωρητικό μοντέλο φωτοηλεκτρικού φαινομένου
Μέταλλο
Μέταλλο
Κενό
Κενό
Eκ
e-  
e 
-
φωτοηλεκτρόνιο
ΔΕ = hf
Ηλεκτρόνιο
φωτόνιο hf
W
W
hf >W
Στάθμη Fermi EF
92
Θεωρητικό Μέρος
Θεωρητικό μοντέλο φωτοηλεκτρικού φαινομένου
Μέταλλο
Μέταλλο
Κενό
Κενό
Eκ
e-  
e 
-
φωτοηλεκτρόνιο
ΔΕ = hf
Ηλεκτρόνιο
φωτόνιο hf
W
W
hf >W
Στάθμη Fermi
Στάθμη Fermi EF
93
Θεωρητικό Μέρος
Θεωρητικό μοντέλο φωτοηλεκτρικού φαινομένου
Μέταλλο
Μέταλλο
Κενό
Κενό
Eκ
e-  
e 
-
φωτοηλεκτρόνιο
ΔΕ=hf
ΔΕ = hf
φωτόνιο hf
W
W
hf >W
Στάθμη Fermi
Στάθμη Fermi EF
94
Θεωρητικό Μέρος
Θεωρητικό μοντέλο φωτοηλεκτρικού φαινομένου
Μέταλλο
Μέταλλο
Κενό
Κενό
Eκ
e-  
e 
-
φωτοηλεκτρόνιο
Κινητική ενέργεια
ηλεκτρονίου
ΔΕ = hf
φωτόνιο hf
W
W
hf >W
Στάθμη Fermi
Στάθμη Fermi EF
95
Θεωρητικό Μέρος
Θεωρητικό μοντέλο φωτοηλεκτρικού φαινομένου
Μέταλλο
Μέταλλο
Κενό
Κενό
Eκ
e-  
e 
-
φωτοηλεκτρόνιο
Κινητική ενέργεια
ηλεκτρονίου
ΔΕ = hf
φωτόνιο hf
Στάθμη Fermi
W
W
hf >W
EK(max)  h  f  W
Στάθμη Fermi EF
96
Θεωρητικό Μέρος
Θεωρητικό μοντέλο φωτοηλεκτρικού φαινομένου
V
97
Θεωρητικό Μέρος
Θεωρητικό μοντέλο φωτοηλεκτρικού φαινομένου
Φωτοκύτταρο
V
98
Θεωρητικό Μέρος
Θεωρητικό μοντέλο φωτοηλεκτρικού φαινομένου
Κάθοδος
V
99
Θεωρητικό Μέρος
Θεωρητικό μοντέλο φωτοηλεκτρικού φαινομένου
V
Φίλτρο επιλογής
μονοχρωματικού
φωτός
100
Θεωρητικό Μέρος
Θεωρητικό μοντέλο φωτοηλεκτρικού φαινομένου
Άνοδος
V
101
Θεωρητικό Μέρος
Θεωρητικό μοντέλο φωτοηλεκτρικού φαινομένου
V
EKmax.  e  V
102
Θεωρητικό Μέρος
Θεωρητικό μοντέλο φωτοηλεκτρικού φαινομένου
V
Ποτενσιόμετρο
103
Θεωρητικό Μέρος
Θεωρητικό μοντέλο φωτοηλεκτρικού φαινομένου
V
Πολύμετρο
104
Θεωρητικό Μέρος
Θεωρητικό μοντέλο φωτοηλεκτρικού φαινομένου
V
eVo  h  f  W
h
W
Vo   f 
e
e
105
Θεωρητικό Μέρος
Θεωρητικό μοντέλο φωτοηλεκτρικού φαινομένου
eVo  h  f  W
V
Δυναμικό
αποκοπής
h
W
Vo   f 
e
e
106
Θεωρητικό Μέρος
Θεωρητικό μοντέλο φωτοηλεκτρικού φαινομένου
eVo  h  f  W
V
Έργο
εξαγωγής
h
W
Vo   f 
e
e
107
Θεωρητικό Μέρος
Θεωρητικό μοντέλο φωτοηλεκτρικού φαινομένου
V
Δεν ταυτίζεται με το έργο
εξαγωγής της καθόδου
eVo  h  f  W
h
W
Vo   f 
e
e
108
Θεωρητικό Μέρος
Θεωρητικό μοντέλο φωτοηλεκτρικού φαινομένου
Θεωρούμε δύο μέταλλα με διαφορετικό έργο εξαγωγής Wa
και Wκ με Wa > Wκ
Μέταλλο
Κενό
e-  
Μέταλλο
e-  
Κενό
Eκ
Eο
Eκ
Eο
Wα
Wκ
EF
EF
109
Θεωρητικό Μέρος
Θεωρητικό μοντέλο φωτοηλεκτρικού φαινομένου
Θεωρούμε δύο μέταλλα με διαφορετικό έργο εξαγωγής Wa
και Wκ με Wa > Wκ
Μέταλλο
Κενό
e-  
Μέταλλο
e-  
Κενό
Eκ
Eο
Eκ
Eο
Wκ
Wα
EF
EF
Συνδέουμε τα δύο μέταλλα με
αγωγό μηδενικής αντίστασης
110
Θεωρητικό Μέρος
Θεωρητικό μοντέλο φωτοηλεκτρικού φαινομένου
Ε
Επιφάνεια ΙΙ
ΔW=Wα – Wκ
Επιφάνεια Ι
Wα
Wκ
ΕF
Οι ενέργειες Fermi
εξισώνονται
Ι
ΙΙ
Αγωγός
111
Θεωρητικό Μέρος
Θεωρητικό μοντέλο φωτοηλεκτρικού φαινομένου
Ε
Επιφάνεια ΙΙ
ΔW=Wα – Wκ
Επιφάνεια Ι
Wα
Wκ
ΕF
Οι ενέργειες Fermi
εξισώνονται
Ι
ΙΙ
Αγωγός
Οι επιφάνειες των δύο
μετάλλων βρίσκονται σε
112
διαφορετικές ενέργειες
Θεωρητικό Μέρος
Θεωρητικό μοντέλο φωτοηλεκτρικού φαινομένου
Ε
Επιφάνεια ΙΙ
ΔW=Wα – Wκ
Επιφάνεια Ι
Wα
Wκ
ΕF
ΔW Wα  Wκ
Vb 

e
e
Ι
ΙΙ
Αγωγός
113
Θεωρητικό Μέρος
Θεωρητικό μοντέλο φωτοηλεκτρικού φαινομένου
Εάν μεταξύ ανόδου και καθόδου εφαρμοστεί ανάστροφη τάση V
Επιφάνεια ΙΙ
Ε
ΔΕ
Wα
Wκ
Ι
eV
ΙΙ
Επιφάνεια Ι
eV
114
Θεωρητικό Μέρος
Θεωρητικό μοντέλο φωτοηλεκτρικού φαινομένου
Εάν μεταξύ ανόδου και καθόδου εφαρμοστεί ανάστροφη τάση V
Επιφάνεια ΙΙ
Ε
ΔΕ
Wα
Wκ
eV
Επιφάνεια Ι
eV

ΔE  e  V  Wα  W κ
Ι
ΙΙ
115

Θεωρητικό Μέρος
Θεωρητικό μοντέλο φωτοηλεκτρικού φαινομένου
Εάν μεταξύ ανόδου και καθόδου εφαρμοστεί ανάστροφη τάση V
Επιφάνεια ΙΙ
Ε
ΔΕ
Wα
Wκ
eV
Επιφάνεια Ι
eV
Ανάστροφη τάση

ΔE  e  V  Wα  W κ
Ι
ΙΙ
116

Θεωρητικό Μέρος
Θεωρητικό μοντέλο φωτοηλεκτρικού φαινομένου
Εάν μεταξύ ανόδου και καθόδου εφαρμοστεί ανάστροφη τάση V
Επιφάνεια ΙΙ
Ε
ΔΕ
Wα
Wκ
eV
Επιφάνεια Ι
eV
Εμφανίζεται ως
διαφορά δυναμικού
Ι
Wα  W κ
ΔE
ΔV 
V
ΙΙ
e
e
117
Θεωρητικό Μέρος
Θεωρητικό μοντέλο φωτοηλεκτρικού φαινομένου
E max.  h  f  Wκ  e  ΔV
118
Θεωρητικό Μέρος
Θεωρητικό μοντέλο φωτοηλεκτρικού φαινομένου
E max.  h  f  Wκ  e  ΔV
Wα  W κ
ΔE
ΔV 
V
e
e
119
Θεωρητικό Μέρος
Θεωρητικό μοντέλο φωτοηλεκτρικού φαινομένου
E max.  h  f  Wκ  e  ΔV
Wα  W κ
ΔE
ΔV 
V
e
e
E max . h  f  e  V  Wα
120
Θεωρητικό Μέρος
Θεωρητικό μοντέλο φωτοηλεκτρικού φαινομένου
E max.  h  f  Wκ  e  ΔV
Wα  W κ
ΔE
ΔV 
V
e
e
E max . h  f  e  V  Wα
Επιλέγουμε την ανάστροφη τάση V ίση με τη τάση
αποκοπής του φωτοηλεκτρικού ρεύματος
E max . 0
121
Θεωρητικό Μέρος
Θεωρητικό μοντέλο φωτοηλεκτρικού φαινομένου
E max.  h  f  Wκ  e  ΔV
Wα  W κ
ΔE
ΔV 
V
e
e
E max . h  f  e  V  Wα
Επιλέγουμε την ανάστροφη τάση V ίση με τη τάση
αποκοπής του φωτοηλεκτρικού ρεύματος
E max . 0
h  f Wα
Vo 

e
e
122
Θεωρητικό Μέρος
Θεωρητικό μοντέλο φωτοηλεκτρικού φαινομένου
123
Θεωρητικό Μέρος
Θεωρητικό μοντέλο φωτοηλεκτρικού φαινομένου
h  f Wα
Vo 

e
e
Υπολογίζουμε την σταθερά του Planck και το
έργο εξαγωγής
124