Transcript Силвия Боянова ПГ „Акад. С. П. Корольов“ Град Дупница Template by: www.itdepartment.biz Фотоелектричен ефект • • • • Откриване и същност на явлението; Фотоклетка; Закони на фотоефекта; Приложения Template by: www.itdepartment.biz Задачка. Сравнете енергията на.

Силвия Боянова
ПГ „Акад. С. П. Корольов“
Град Дупница
Template by: www.itdepartment.biz
Фотоелектричен ефект
•
•
•
•
Откриване и същност на явлението;
Фотоклетка;
Закони на фотоефекта;
Приложения
Template by: www.itdepartment.biz
Задачка.
Сравнете енергията на един квант червена и
синя светлина. Дължината на вълната на
червената светлина е λч = 700 nm, а на синята
светлина е λс = 430 nm. Скоростта на светлината
е c = 3.108 m/s.
Константата на Планк е h = 6,63.10-34 J.s.
От
E  h 
hc

получаваме…..
Отг. Е ч = 2,84.10-19 J =1,77 eV;
Ес = 4,62.10-19 J= 2, 89 eV
Template by: www.itdepartment.biz
Литиева пластинка е свързана към отрицателно зареден
електроскоп. Близо до пластинката се намира източник на
монохроматична светлина, както е показано на картинката. Какво
предполагате, че ще стане с листенцата на електроскопа малко, след
като бъде включен източникът на монохроматичната светлина?
Извод: При облъчване на някои
метали със светлина, от тяхната
повърхност започват да се отделят
електрони, поради което зарядът на
електроскопа ще намалее.
Template by: www.itdepartment.biz
Откриване на фотоефекта Хайнрих Херц през 1887г.
Хайнрих Рудолф Херц
–
брилянтен
немски
физик,
роден
на
22.02.1857г. в Хамбург.
През 1879г. Херц започва
знаменитите
опити
с
електромагнитни вълни и
потвърждава експериментално теорията на Джеймс
Кларк Максуел. Малко покъсно открива фотоелектричния ефект. Хайнрих
Херц умира твърде млад,
на 01.01.1894 г. в Бон.
Template by: www.itdepartment.biz
Същност на явлението
Фотоелектричният ефект (фотоефект) се нарича
явлението, при което при облъчване на някои
метали със светлина от повърхността им се
отделят електрони – фотоелектрони.
Template by: www.itdepartment.biz
Волтамперна характеристика на фотоклетка
От
волтамперната
характеристика се вижда се,
че фототокът нараства при
повишаване на приложеното
напрежение.
От
дадено
напрежение нататък, всички
електрони,
отделени
от
катода, достигат анода и тока
остава постоянен – т.нар. ток
на насищане. За да получим
по-голям ток на насищане,
трябва
да
увеличим
интензитета на падащата
монохроматична светлина.
Template by: www.itdepartment.biz
Спирачно напрежение
Ако на фотоклетката се подаде
обратно напрежение, електричното поле възпрепятства
движението на фотоелектроните.
При определено обратно
напрежение U, при достигане на
анода електричната потенциална
енергия на фотоелектроните
нараства с e.U, а кинетичната им
енергия намалява, и фототокът
намалява. При определено
обратно напрежение U=Uсп.,
наречено спирачно напрежение,
фототокът става равен на нула.
От ЗЗЕ, следва, че
eUсп = E k, max
или
𝒆𝑼сп
𝒎𝒗𝟐𝒎𝒂𝒙
=
𝟐
Template by: www.itdepartment.biz
Основни закономерности на фотоефекта
1. При осветяване с монохроматична светлина броят на
отделените от осветената повърхност на тялото
фотоелектрони (т.е наситеният фототок на фотоклетката) е
пропорционален на интензитета на светлината.
2. За всеки метал съществува червена граница на
фотоефекта, т.е максимална дължина на вълната λmax
(или минимална честота νmin=c/λmax) на използваната
монохроматична светлина, при която все още е възможно
избиването на електрони. Ако λ>λmax (или ν<νmin), то
фотоефект не се наблюдава, дори при голям интензитет
на светлината.
Template by: www.itdepartment.biz
Основни закономерности на фотоефекта
3. Максималната
кинетична енергия на
фотоелектроните Ek,max
НЕ зависи от
интензитета на
светлината и нараства
линейно с увеличаване
на честотата на
падащата светлина.
Ek, max
νmin
4. Фотоелектроните се отделят практически веднага след
осветяването на повърхността (по-малко от 10-9 s след
осветяването), дори ако интензитета на светлината е
малък.
Template by: www.itdepartment.biz
Какво класическата вълнова теория
не може да обясни при фотоефекта?
1.Според класическата вълнова теория трябва Ek,max да е
правопропорционална на интензитета на падащата
светлина, което НЕ е така.
2.Класическата вълнова теория НЕ може да обясни
съществуването на червена граница при фотоефекта. От
нея следва, че фотоефект трябва да възниква при
всякаква дължина на вълната, стига интензитета на
светлината да е достатъчно голям.
3.Според
класическата
вълнова
теория
трябва
електроните да се избиват от метала след известно време,
т.е фотоефектът да има инерционност, което НЕ е така.
Template by: www.itdepartment.biz
Приложение на фотоефекта
При прекъсване на лазерния лъч спира да тече ток
във фотоклетката, при което се затваря електрическа
верига, която е свързана с аларма или пусков механизъм, за затваряне или отваряне на врати.
Template by: www.itdepartment.biz
Приложение на фотоефекта
Картина
Звукова
пътечка
Фотоклетка
Отстрани на всяка
видеолента има т.нар.
звукова
пътечка–
поредица от светли и
тъмни ивици, носещи
оптичния образ на
звука.
При движението си лентата се облъчва от страни със сноп
монохроматична светлина, която преминавайки през светлите и
тъмните ивици на звуковата пътечка попада с различен интензитет
върху фотоклетка, от която се получава променлив ток –
електричен аналог на записания звук. След усилване този
променлив ток се подава на високоговорител.
Template by: www.itdepartment.biz
1. Кое явление се нарича фотоефект?
2. Какво условие трябва да се изпълнява, за
да се наблюдава фотоефект?
3. Вярно ли е,че когато дължината на вълната на
светлината, с която се осветява фотоклетката,
расте, то расте и максималната кинетична енергия
на фотоелектроните?
4. Дайте примери за други приложения на
фотоефекта.
Template by: www.itdepartment.biz
Template by: www.itdepartment.biz