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.