Zewnętrzny efekt fotoelektryczny. Maria Potulska 1. Hipoteza Plancka. W roku 1900 Max Planck rozważając energię ciał rozgrzanych założył, że energia promieniowania cieplnego (e-m) wysyłanego przez ciało jest.
Download
Report
Transcript Zewnętrzny efekt fotoelektryczny. Maria Potulska 1. Hipoteza Plancka. W roku 1900 Max Planck rozważając energię ciał rozgrzanych założył, że energia promieniowania cieplnego (e-m) wysyłanego przez ciało jest.
Zewnętrzny efekt
fotoelektryczny.
Maria Potulska
1.
Hipoteza Plancka.
W roku 1900 Max Planck rozważając energię ciał rozgrzanych
założył, że energia promieniowania cieplnego (e-m) wysyłanego
przez ciało jest emitowana w ściśle określonych porcjach, a ich
energia jest wprost proporcjonalna do częstotliwości
promieniowania e-m wysyłanego przez te ciała.
E = hּf
h = 6,626 × 10-34 J·s
Kwant promieniowania elektromagnetycznego (e-m) –
najmniejsza porcja energii promieniowania e-m.
Później nadano mu nazwę foton lub „cząstka światła”.
2. Efekt
fotoelektryczny.
Emisja cząstek z pewnej klasy materiałów pod
wpływem promieniowania e-m
ZEF – emisja fotoelektronów z powierzchni
ciała do próżni
Gazy - fotojonizacja
Ośrodki skondensowane
Metale przewodniki
http://pl.wikipedia.org/wiki/Grafika:Photoelectric_effect.png
3.
Historia odkrycia ZEF.
(ZEF - Zewnętrzny efekt fotoelektryczny.)
Heinrich Hertz (1886)
– potwierdzenie dośw.
istnienia fal e-m,
przewidzianych przez
Maxwella w 1865 roku
(UV, kulki cynkowe w
iskierniku)
http://galileo.phys.virginia.edu/classes/252/photoe
lectric_effect.html
Eksperyment Hertza
pozwolił na
doświadczalne ustalenie
podstawowych właściwości
efektu fotoelektrycznego.
4.
Artykuł Einsteina.
Rok 1905 – „Annalen der Physik”
Albert Einstein.
„O pewnym heurystycznym podejściu
dotyczącym zjawiska emisji i przemian
światła” - Albert Einstein
Wykorzystał i rozszerzył wprowadzoną przez Maxa
Plancka ideę kwantów (en. ciał rozgrzanych jest
emitowana i pochłaniana w porcjach).
5. Fakty
doświadczalne ZEF:
Natężenie prądu fotoelektrycznego jest wprost
proporcjonalne do natężenia padającego prom. e-m.
Istnieje częstość graniczna poniżej której nie
występuje ZEF
Maksymalna energia kinetyczna oraz
prędkość fotoelektronów nie zależą od
natężenia światła (zal. od częstości)
Nie występuje zauważalne opóźnienie w emisji
fotoelektronu (nawet, jeśli pada tylko niewielka
ilość fotonów)
czas między pochłonięciem fotonu a emisją fotoel. < 10-10s
Artykuł: „Dziedzictwo berneńskiego referenta” – Świat Nauki, październik 2004.
Według teorii klasycznej (falowej):
EF powinien zachodzić dla każdej
częstotliwości światła.
jeżeli wiązka promieniowania jest
dostatecznie słaba = można
zaobserwować mierzalne opóźnienie
Energia elektronów emitowanych
powinna rosnąć wraz ze wzrostem
natężenia fali światła
Tego nie dało się wyjaśnić na
podstawie fizyki klasycznej !!!
ROZWÓJ FIZYKI KWANTOWEJ
TEORIA EINSTEINA
Według teorii kwantowej:
Wiązka światła składa się z „cząstek”
E = hּf
h = 6,626 × 10-34 J·s
Einstein stwierdził, że aby ZEF zachodził:
Ef = hּf ≥ W
W – praca wyjścia
Praca wyjścia W
Najmniejsza energia jaka musi zostać dostarczona
do ciała (metalu) aby z jego powierzchni można
było uwolnić elektron.
W = hּfg
fg – częstotliwość graniczna (poniżej tej częstotliwości
nie zachodzi ZEF dla danego metalu)
Częstotliwość graniczna fg:
W
fg
h
Częstotliwość graniczna fg
Długofalowy próg czułości lg
c hc
lg
fg W
6.
Wzór Einsteina – Millikana:
Jeżeli Ef > W, to:
2
max
mv
h f W
2
Energia kinetyczna
=
energia najszybszych fotoelektronów.
Opóźnienia emisji nie obserwujemy – ilość
fotoelektronów jest proporcjonalna do ilości fotonów
Zależność max energii kinetycznej od częstotliwości.
4.
Fotokomórki i ich charakterystyki
Podział fotokomórek:
Ze
względu na wypełnienie:
próżniowe
gazowe
Ze
względu na zastosowanie na serie:
techniczną
pomiarową
specjalną
Charakterystyki fotokomórek:
Charakterystyka prądowo – napięciowa.
Charakterystyka prądowo – napięciowa.
Zależność od natężenia
Charakterystyka prądowo – napięciowa.
Zależność od częstości
5. Przedstawienie
stanowiska pomiarowego.
Schemat układu pomiarowego.
Zdjęcie stanowiska.
Zdjęcia stanowiska.
Zestaw soczewek
Monochromator
Źródło światła –
lampa ksenonowa
Fotokomórka próżniowa
w obudowie
Pytania?
Dziękuję za uwagę.