Физика

Фотоэлектрлік эффект


Фотоэлектрлік эффект - Максвелл ұсынған электромагниттік теориямен эксперимент нәтижелерінің сәйкес келмеуінің жақсы мысалы.

Қысқаша айтқанда, бұл электромагниттік сәулеленуге ұшыраған кезде электрондардың металл бетінен шығатын құбылыс.

Генрих Герц бұл құбылысты алғаш зерттеген ғалымдардың бірі болды. Ол екі тізбектен тұратын ұшқын құралын қолданды: біреуі толқындар тудыратын және екіншісі оларды белгілі бір қашықтықпен бөлінген. Бұл негізінен электр разрядтары орын алған әр түрлі потенциалдарда екі металл пластиналары бар жабдықтың бөлігі болды.

Герц байқаусызда генератор тақтасындағы ұшқындар қабылдау тақтасында ұшқын пайда болғанын байқады. Әрі қарай әрекет еткеннен кейін ол жарық ұшқын шығаруға қабілетті және құбылыс тек ультрафиолет сәулелерімен ғана байқалады деген қорытындыға келді.

Герцтің эксперименті электромагниттік толқындардың бар екендігін және Максвеллдің жарықтың таралу теориясын растады, өйткені ғалым қазіргі кезде микротолқындар деп аталатын электромагниттік толқындарды шығара алды. Бұл жаңалық ультракүлгін сәуленің электр разрядына әсері болды, өйткені бұл факт әлі түсіндірілген жоқ.

1889 жылы Вильгельм Халлвачтар ультрафиолет сәулеленуімен мырыш, калий және натрий сияқты металл беттер теріс зарядталған бөлшектерді шығаратынын көрсетті. Ол кезде 1897 жылға дейін табылмаған электронның бар-жоғы әлі белгісіз еді.

Томсон сияқты Филипп фон Ленард та шығарылған бөлшектердің заряд-массаға қатынасын өлшеп, Герц ұшқындарының ұлғаюы ол атаған электрондардың эмиссиясының нәтижесі деп тапты. фотоэлектрондар.

Төмендегі суретте фотоэлектрлік эффектіні байқауға мүмкіндік беретін құрылғының суреттері көрсетілген:

Жоғарыдағы тәжірибелік аппараттарда белгілі бір жарық жиі кездеседі е Вакуумды ұстайтын түтіктің ішіндегі металл бетті жарықтандырады, сол жерден электрондар шығады. Екі пластина мүмкін айырмашылықта сақталады. V. Егер шығарылған электрондар коллекторға жету үшін жеткілікті энергияға ие болса, онда олар ұстап қалады және бұл электр тогы ретінде байқалады. менол амперметрге жазылады А. Жиілік е, қарқындылығы Мен жарық, мүмкін айырмашылық V жіберуші материалы әр түрлі болуы мүмкін.

Осы экспериментте алынған эксперимент нәтижелері төменде келтірілген:

  • Амперметрде өлшенген электр тогы жарық интенсивтігі аз болса да, сәулелену бетінің сәулелену процесінде бірден пайда болады. Сәулелендіру уақыты мен электр тогының пайда болуы арасындағы кідіріс 10-ға тең-9 s және интенсивті жарық интенсивтілігіне тәуелсіз.
  • Егер біз жиілікті және dp-ді белгілейтін болсақ, онда электр тогы инцидент жарықының қарқындылығына тікелей пропорционал болады.
  • Егер біз инцидент жарықының жиілігі мен қарқындылығын белгілейтін болсақ, ddp артқан сайын ток азаяды. Электр тогы белгілі бір мәнге дейін тоқтайды V, шақырды электрлік тежеу ​​потенциалы немесе электрлік кесу потенциалы, V0, инцидент жарықының қарқындылығына тәуелсіз.
  • Шығарылатын белгілі бір материал үшін тежеу ​​потенциалы теңдеуге сәйкес жиілікпен сызықты өзгереді:

    Қайда қ0тұрақты деп аталады жұмыс функциясысондықтан материалдың функциясы. Осыны еске түсіру сағ бұл Планк тұрақтысы, оның мәні h = 6.63x10-34 Js, және және электрон заряды (е = 1,6х10)-19 C).

  • Әр материал үшін a кесу жиілігі немесе жиілік шегітөменде интенсивті жарықтың қарқындылығына қарамастан электрондар шығарылмайды.