Законы внешнего фотоэффекта
-
Закон Столетова: при неизменном спектральном составе электромагнитных излучений, падающих на фотокатод, фототок насыщения пропорционален энергетической освещенности катода (иначе: число фотоэлектронов, выбиваемых из катода за 1 с, прямо пропорционально интенсивности излучения): и
-
Для данного фотокатода максимальная начальная скорость фотоэлектронов зависит от частоты распространяющихся электромагнитных колебаний и не зависит от его интенсивности.
-
Для каждого фотокатода существует красная граница фотоэффекта, то есть минимальная частота электромагнитного излучения ν0 при которой фотоэффект ещё возможен
-
В 1888—1890 годах фотоэффект систематически изучал русский физик Александр Столетов. Им были сделаны несколько важных открытий в этой области, в том числе выведен первый закон внешнего фотоэффекта
Эксперимент был проведен в 1888 г. Затем фундаментальные исследования были сделаны многими учеными, такими как Планк, Эйнштейн и др. Схема эксперимента была такова: электрометр, с присоединенной к нему цинковой пластинкой, заряженной положительно, при освещении пластины, например электрической дугой, не влияет на быстроту разрядки электрометра. Но если пластину зарядить отрицательно, то световой пучок от дуги разряжает электрометр очень быстро. Объяснить это можно единственным образом. Свет вырывает электроны с поверхности пластины. Если она заряжена отрицательно, электроны отталкиваются от нее и электрометр разряжается. При положительном заряде пластины вырванные светом электроны притягиваются к пластине и снова оседают на ней. Поэтому заряд электрометра не изменяется. Однако, когда на пути света поставлено обыкновенное стекло, отрицательно заряженная пластина уже не теряет электроны, какова бы ни было интенсивность излучения. Так как известно, что стекло поглощает ультрафиолетовые лучи, то из этого можно заключить, что именно ультрафиолетовый участок спектра вызывает фотоэффект. Этот сам по себе не сложный факт нельзя объяснить на основе классической электромагнитной теории света. Согласно этой теории вырывание электронов является результатом «раскачивание» их в электромагнитном поле световой волны, которое должно усиливаться при увеличении интенсивности света и пропорциональной ей энергетической освещенности фотокатода. Планк, рассматривая излучения абсолютно черного тела, пришел к выводу, что излучение формулу, сопоставив свои работы с формулой Вина. Кстати, Планк получил нобелевскую премию за эту формулу. Развивая идеи Планка, Эйнштейн ввел гипотезу световых квантов, согласно которой электромагнитное излучение само состоит из таких квантов, и на ее основе объяснил, и сформулировал ряд закономерностей фотоэффекта, люминисценсии и фотохимических реакций. За проделанную по настоящему гениальную работу, Эйнштейн в 1921 году был удостоен нобелевской премии. Работы его были удостоены и многих других почетных наград. Первый закон гласит, что количество электронов, вырываемых с поверхности металла за одну секунду, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны. В этом ничего неожиданного нет: чем больше энергия светового пучка, тем эффективнее его действие.
- 1. Естествознание как феномен культуры.
- Естествознание как комплекс наук о природе.
- 1.2. Проблема «двух культур» в развитии науки.
- 1.3. Сущность математики, история ее развития и роль в формировании современного естествознания.
- 1.4. Математика как специфический язык естествознания.
- Основы методологии науки.
- 2.1. Познание как процесс отражения действительности
- 2.2. Формы познания, их соотношение.
- 2.3. Достоверность научного знания и критерии его ограничения.
- Общие модели развития науки. Роль научных революций в истории науки.
- Формы и функции научного знания.
- Структура и специфика научного знания.
- Общие методы научного познания.
- Научный эксперимент как основа точного естествознания
- История науки и естествознания.
- 3.1. Генезис науки. Общие положения.
- 3.2. Исторические этапы научного познания природы.
- 3.3. Особенности научно-технической революции.
- Системный подход в современном естествознании.
- 3.5. Понятие научной картины мира.
- Концепции и принципы классического естествознания.
- 4. Концепции и принципы классического естествознания.
- 4.1. Классическая механика и формирование механической научной картины мира.
- 4.2. Рождение небесной механики: Коперник, Браге, Кеплер
- 4.3. Классическая концепция Ньютона. Лаплассовский детермизм.
- Создание сто
- Постулаты Эйнштейна
- Понятие об общей теории относительности (ото). Искривленное пространство-время.
- Кривизна пространства-времени
- Экспериментальные подтверждения ото. Эффекты, связанные с ускорением систем отсчёта
- Гравитационное отклонение света
- Чёрные дыры
- Орбитальные эффекты
- Иерархия структур в микро-, макро- и мегамире
- 7.2. Модели ядра, атома. Типы взаимодействий, превращения частиц
- «Катастрофа Рэлея-Джинса». Квантовая природа излучения, гипотеза Планка
- Ультрафиолетовая катастрофа
- Кванты и закономерности внешнего фотоэффекта. Опыты Столетова
- Законы внешнего фотоэффекта
- 7.5. Реальность квантов: опыт Комптона и комбинационное рассеяние света.
- Постулаты Бора. Принцип Паули
- 7.7. Соотношение неопределенностей.
- Современная научная картина мира. Концепция неоднородной расширяющейся Вселенной.
- 8.1. Особенности и новые направления современной астрономии
- 8.2. Мир Фридмана
- 8.3. Теория инфляции и теория Большого Взрыва.
- 8.4. Структурная организация Вселенной
- 8.6. Концепции возникновения планетарных систем. Эволюция Солнечной системы
- 8.8. Земля и особенности ее строения. Внутреннее строение Земли
- Земная кора
- Поверхность Земли
- Биосфера и космос.
- 9.1. Уровни организации строения вещества и систем. Единство и многообразие живого.
- 9.2. Основные концепции эволюции живой природы Принципы эволюции
- История жизни на Земле
- 9.3. Ноосфера как часть биосферы Земли
- История развития и достигнутый уровень технологии
- Применение в научных исследованиях
- Генная инженерия человека
- 9.5. Концепции самоорганизации: синергетика.
- Синергетический подход в современном познании, основные принципы
- Информация как семантическое свойство материи