Zewnętrzny efekt Zewnętrzny efekt fotoelektryczny.fotoelektryczny.

Maria Potulska

Kwant promieniowania elektromagnetycznego (e-m) – najmniejsza porcja energii promieniowania e-m.

E = hּf

1. Hipoteza Plancka.

Później nadano mu nazwę foton lub „cząstka światła”.

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.

h = 6,626 × 10-34 J·s

Emisja cząstek z pewnej klasy materiałów pod wpływem promieniowania e-m

ZEF – emisja fotoelektronów z powierzchni ciała do próżni

2. Efekt fotoelektryczny.

http://pl.wikipedia.org/wiki/Grafika:Photoelectric_effect.png

Gazy - fotojonizacja

Ośrodki skondensowane

Metale - przewodnik

i

(ZEF - Zewnętrzny efekt fotoelektryczny.)

Heinrich HertzHeinrich 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/photoelectric_effect.html

3. Historia odkrycia ZEF.

Eksperyment Hertza

pozwolił na

doświadczalne ustalenie

podstawowych właściwości

efektu fotoelektrycznego.

Rok 1905 – „Annalen der Physik” Albert Einstein.

„O pewnym heurystycznym podejściu dotyczącym zjawiska emisji i przemian światła” -

Albert EinsteinAlbert EinsteinWykorzystał i rozszerzył wprowadzoną przez Maxa Plancka ideę kwantów (en.

ciał rozgrzanych jest emitowana i pochłaniana w porcjach).

4. Artykuł Einsteina.

Natężenie prądu fotoelektrycznego jest wprost proporcjonalne do natężenia padającego prom. e-m.

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.

Istnieje częstość graniczna poniżej której nie występuje ZEF

5. Fakty doświadczalne ZEF:

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

Według teorii klasycznej (falowej):

ROZWÓJ FIZYKI KWANTOWEJ TEORIA

EINSTEINA

Tego nie dało się wyjaśnić na podstawie fizyki klasycznej !!!

Wiązka światła składa się z „cząstek”

E = h ּf h = 6,626 × 10-34 J·s

Ef = h ּf ≥ W

Einstein stwierdził, że aby ZEF zachodził:

Według teorii kwantowej:

W – praca wyjścia

Praca wyjścia W

Najmniejsza energia jaka musi zostać dostarczona do ciała (metalu) aby z jego powierzchni można było uwolnić elektron.

W = h ּfg

fg – częstotliwość graniczna (poniżej tej częstotliwości nie zachodzi ZEF dla danego metalu)

Częstotliwość graniczna fg

h

Wgf

Długofalowy próg czułości g

Wfgg

hcc

Częstotliwość graniczna fg:

Jeżeli Ef > W, to:

2

2maxmv

Wfh

Energia kinetyczna =

energia najszybszych fotoelektronów.

Opóźnienia emisji nie obserwujemy – ilość fotoelektronów jest

proporcjonalna do ilości fotonów

6. Wzór Einsteina – Millikana:

Zależność max energii kinetycznej od częstotliwości.

4. Fotokomórki i ich charakterystyki

Ze względu na wypełnienie: próżniowe gazowe

Ze względu na zastosowanie na serie: techniczną pomiarową specjalną

Podział fotokomórek:

Charakterystyka prądowo – napięciowa.

Charakterystyki fotokomórek:

Charakterystyka prądowo – napięciowa.

Zależność od natężenia

Charakterystyka prądowo – napięciowa.

Zależność od częstości

Schemat układu pomiarowego.

5. Przedstawienie stanowiska pomiarowego.

Zdjęcie stanowiska.

Zdjęcia stanowiska.

Źródło światła – lampa ksenonowa

Monochromator

Fotokomórka próżniowa w obudowie

Zestaw soczewek

Pytania?

Dziękuję za uwagę.