Презентация по физике "Работа и мощность электрического тока"

• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.

Красная граница фотоэффекта

• При 

• Т.к. ,

то минимальной частоте света соответствует максимальная длина волны.

• Т.к длина волны больше у красного цвета, то максимальную длину волны (минимальную частоту), при которой еще наблюдается фотоэффект, назвали красной границей фотоэффекта.

• Заменяя в приборе материал фотокатода, Столетов установил, что красная граница фотоэффекта является характеристикой данного вещества.
• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект.

 ν min . " width="640"

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.
• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.
• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект.
• Фотоэффект практически безынерционен, фототок возникает мгновенно после начала освещения катода при условии, что частота света ν  ν min .

Что не могла объяснить волновая теория света:

• Безынерционность фотоэффекта.

• В волновой модели: электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной постепенно накапливает энергию, и только через значительное время вылетит из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами.
• В волновой модели: электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной постепенно накапливает энергию, и только через значительное время вылетит из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами.

• Существование красной границы фотоэффекта.

• В волновой модели: необходимую энергию можно накопить при любой энергии волны.
• В волновой модели: необходимую энергию можно накопить при любой энергии волны.

• Независимость энергии фотоэлектронов от интенсивности светового потока.
• Пропорциональность максимальной кинетической энергии частоте света.

• Свет имеет прерывистую дискретную структуру. Электромагнитная волна состоит из отдельных порций – квантов, впоследствии названных фотонами.
• Квант поглощается электроном целиком. Энергия кванта передается электрону. (Один фотон выбивает один электрон.)
• Энергия каждого фотона определяется формулой Планка W = E = hν, где h – постоянная Планка.

• На основании закона сохранения энергии :
• Смысл уравнения Эйнштейна:

• энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии.
• энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии.

В этом уравнении: ν - частота падающего света,

m - масса электрона (фотоэлектрона),

υ - скорость электрона,

h - постоянная Планка,

A - работа выхода электронов из металла.

• Работа выхода - это характеристика материала Она показывает, какую работу должен совершить электрон, чтобы преодолеть поверхностную разность потенциалов и выйти за пределы металла.
• Работа выхода обычно измеряется в электронвольтах ( эВ ).

Доказательство законов фотоэффекта

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.

Число фотонов N ф равно числу электронов N э .

• Энергия монохроматического света
• Следовательно,

Доказательство законов фотоэффекта

• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.

Из уравнения Эйнштейна:

Доказательство законов фотоэффекта

• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект .

Минимальная частота света соответствует W к =0,

то или .

Эти формулы позволяют определить работу выхода A электронов из металла.

• Среди металлов наименьшей работой выхода обладают щелочные металлы. Например, у натрия A = 1,9 эВ, что соответствует красной границе фотоэффекта λ кр  ≈ 680 нм.
• Поэтому соединения щелочных металлов используют для создания катодов в фотоэлементах, предназначенных для регистрации видимого света .

• Как следует из уравнения Эйнштейна, тангенс угла наклона прямой, выражающей зависимость запирающего потенциала U з от частоты ν, равен отношению постоянной Планка h к заряду электрона e:

• Это позволяет экспериментально определить значение постоянной Планка. Такие измерения были выполнены Р. Милликеном (1914 г.) и дали хорошее согласие со значением, найденным Планком.

9.Источник тока, приемники, замыкающие устройства, соединенные между собой проводники.

Доказательство законов фотоэффекта

Зависимость числа выбитых электронов от светового потока.

Анализ вольт-амперной характеристики.

Анализ вольт-амперной характеристики.

Что не могла объяснить волновая теория света:

Анализ вольт-амперной характеристики.

Схема экспериментальной установки для изучения фотоэффекта.

Красная граница фотоэффекта

Столетов Александр Григорьевич (1839-1896)

Доказательство законов фотоэффекта

Доказательство законов фотоэффекта

Влияние спектрального состава света

э

л

е

к

т

р

о

н

д

и

э

л

е

к

т

р

и

к

2. Ультрафиолетовые лучи, проходящие через сетчатый положительный электрод, попадают на отрицательно заряженную цинковую пластину и выбивают из нее электроны, которые устремляются к сетке, создавая фототок, регистрируемый чувствительным гальванометром.

• Как следует из уравнения Эйнштейна, тангенс угла наклона прямой, выражающей зависимость запирающего потенциала U з от частоты ν, равен отношению постоянной Планка h к заряду электрона e:

1. Цинковую пластину, соединенную с электроскопом, заряжают отрицательно и облучают ультрафиолетовым светом. Она быстро разряжается.

Если же ее зарядить положительно, то заряд пластины не изменится.

н

е

й

т

р

о

н

• Работа выхода - это характеристика материала Она показывает, какую работу должен совершить электрон, чтобы преодолеть поверхностную разность потенциалов и выйти за пределы металла.
• Работа выхода обычно измеряется в электронвольтах ( эВ ).

Источник монохроматического света длины волны λ

Русский физик, научные работы посвящены электромагнетизму, оптике, молекулярной физике, философским вопросам науки. Впервые показал, что при увеличении намагничивающего поля, магнитная восприимчивость железа сначала возрастает, а затем падает, проходя через максимум, осуществил ряд экспериментов для определения величины отношения электромагнитных и электростатических величин, получил значение, близкое к значению скорости света (1876г.). В 1888-90г. выполнил цикл работ по исследованию явления внешнего фотоэффекта, создал первый фотоэлемент (1888г.), является основоположником количественных методов исследования фотоэффекта, изучал несамостоятельный газовый разряд, исследовал критическое состояние вещества, многое сделал для развития физики в России. В 1872г создал первую физическую лабораторию и исследовательский институт при Московском университете.

Световой поток, падающий на фотокатод увеличивается, а его спектральный состав остается неизменным:

Ф 2 Ф 1

• Заменяя в приборе материал фотокатода, Столетов установил, что красная граница фотоэффекта является характеристикой данного вещества.
• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект.

• Среди металлов наименьшей работой выхода обладают щелочные металлы. Например, у натрия A = 1,9 эВ, что соответствует красной границе фотоэффекта λ кр  ≈ 680 нм.
• Поэтому соединения щелочных металлов используют для создания катодов в фотоэлементах, предназначенных для регистрации видимого света .

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.
• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.
• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект.
• Фотоэффект практически безынерционен, фототок возникает мгновенно после начала освещения катода при условии, что частота света ν  ν min .

Опыт Г. Герца (1888 г.):

при облучении ультрафиолетовыми лучами электродов, находящихся под высоким напряжением, разряд возникает при большем расстоянии между электродами, чем без облучения.

• На основании закона сохранения энергии :
• Смысл уравнения Эйнштейна:

Начиная с некоторого значения напряжения сила тока в цепи перестает изменяться, достигнув насыщения.

• При частоте ν = ν min запирающее напряжение равно нулю.
• При частоте ν ν min фотоэффект отсутствует.

• энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии.
• энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии.

В этом уравнении: ν - частота падающего света,

m - масса электрона (фотоэлектрона),

υ - скорость электрона,

h - постоянная Планка,

A - работа выхода электронов из металла.

• Фототок насыщения пропорционален световому потоку, падающему на металл.

• Свет имеет прерывистую дискретную структуру. Электромагнитная волна состоит из отдельных порций – квантов, впоследствии названных фотонами.
• Квант поглощается электроном целиком. Энергия кванта передается электрону. (Один фотон выбивает один электрон.)
• Энергия каждого фотона определяется формулой Планка W = E = hν, где h – постоянная Планка.

или

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.

• При 

• Безынерционность фотоэффекта.

• В волновой модели: электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной постепенно накапливает энергию, и только через значительное время вылетит из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами.
• В волновой модели: электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной постепенно накапливает энергию, и только через значительное время вылетит из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами.

• Существование красной границы фотоэффекта.

• Т.к. ,

то минимальной частоте света соответствует максимальная длина волны.

• В волновой модели: необходимую энергию можно накопить при любой энергии волны.
• В волновой модели: необходимую энергию можно накопить при любой энергии волны.

• Независимость энергии фотоэлектронов от интенсивности светового потока.
• Пропорциональность максимальной кинетической энергии частоте света.

• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект .

Катод K

м

и

л

л

и

к

е

н

• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.

При таком значении напряжения сила тока в цепи анода равна нулю.

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.

• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.

-явление испускания электронов с поверхности металла под действием света.

Т.е. свет выбивает (вырывает) электроны из металла.

Кварцевое окошко

Фотоэлектрический эффект был открыт в 1887 году немецким физиком Г. Герцем и в 1888–1890 годах экспериментально исследован А. Г. Столетовым.

Наиболее полное исследование явления фотоэффекта было выполнено Ф. Ленардом в 1900 г.

т

е

р

м

о

э

л

е

м

е

н

т

Количественные закономерности фотоэффекта были установлены А.Г.Столетовым (1888—1889).

Согласно закону сохранения энергии

Анод А

р

е

з

е

р

ф

о

р

д

• Стеклянный вакуумный баллон

п

о

т

р

е

б

и

т

е

л

ь

Двойной ключ для изменения полярности

I 0

ν 1 = ν 2

I 0

Число фотонов N ф равно числу электронов N э .

• Энергия монохроматического света
• Следовательно,

Из уравнения Эйнштейна:

в

ы

к

л

ю

ч

а

т

е

л

ь

Сила тока насыщения прямо пропорциональна числу электронов, выбитых светом за 1 с с поверхности катода:

где m - масса электрона,

а υ max - максимальная скорость фотоэлектрона.

• Если частоту света увеличить, то при неизменном световом потоке запирающее напряжение увеличивается, а, следовательно, увеличивается и кинетическая энергия фотоэлектронов.

Электроизмерительные приборы для снятия вольтамперной характеристики

Минимальная частота света соответствует W к =0,

то или .

Напряжение запирания (запирающее напряжение)

• Это позволяет экспериментально определить значение постоянной Планка. Такие измерения были выполнены Р. Милликеном (1914 г.) и дали хорошее согласие со значением, найденным Планком.

9.

10.

Потенциометр для регулирования напряжения

11.

При

следовательно выбитые электроны обладают кинетической энергией.

При U U з в результате облучения электроны, выбитые из электрода, могут достигнуть противоположного электрода и создать некоторый начальный ток.

12.

• Си ла тока насыщения и, следовательно, число выбитых свет ом за 1 с электронов увеличивается: I нас,2 I нас,1
• Значение запирающего напряжения не меняется!

• Т.к длина волны больше у красного цвета, то максимальную длину волны (минимальную частоту), при которой еще наблюдается фотоэффект, назвали красной границей фотоэффекта.

13.

Эти формулы позволяют определить работу выхода A электронов из металла.

Источник напряжения U

Фотоэлектрический эффект был открыт в 1887 году немецким физиком Г. Герцем и в 1888–1890 годах экспериментально исследован А. Г. Столетовым.

Наиболее полное исследование явления фотоэффекта было выполнено Ф. Ленардом в 1900 г.

Опыт Г. Герца (1888 г.):

при облучении ультрафиолетовыми лучами электродов, находящихся под высоким напряжением, разряд возникает при большем расстоянии между электродами, чем без облучения.

1. Цинковую пластину, соединенную с электроскопом, заряжают отрицательно и облучают ультрафиолетовым светом. Она быстро разряжается.

Если же ее зарядить положительно, то заряд пластины не изменится.

2. Ультрафиолетовые лучи, проходящие через сетчатый положительный электрод, попадают на отрицательно заряженную цинковую пластину и выбивают из нее электроны, которые устремляются к сетке, создавая фототок, регистрируемый чувствительным гальванометром.

-явление испускания электронов с поверхности металла под действием света.

Т.е. свет выбивает (вырывает) электроны из металла.

Столетов Александр Григорьевич (1839-1896)

Русский физик, научные работы посвящены электромагнетизму, оптике, молекулярной физике, философским вопросам науки. Впервые показал, что при увеличении намагничивающего поля, магнитная восприимчивость железа сначала возрастает, а затем падает, проходя через максимум, осуществил ряд экспериментов для определения величины отношения электромагнитных и электростатических величин, получил значение, близкое к значению скорости света (1876г.). В 1888-90г. выполнил цикл работ по исследованию явления внешнего фотоэффекта, создал первый фотоэлемент (1888г.), является основоположником количественных методов исследования фотоэффекта, изучал несамостоятельный газовый разряд, исследовал критическое состояние вещества, многое сделал для развития физики в России. В 1872г создал первую физическую лабораторию и исследовательский институт при Московском университете.

Количественные закономерности фотоэффекта были установлены А.Г.Столетовым (1888—1889).

Схема экспериментальной установки для изучения фотоэффекта.

Источник монохроматического света длины волны λ

Катод K

Кварцевое окошко

Анод А

• Стеклянный вакуумный баллон

Двойной ключ для изменения полярности

Электроизмерительные приборы для снятия вольтамперной характеристики

Потенциометр для регулирования напряжения

Источник напряжения U

Анализ вольт-амперной характеристики.

Начиная с некоторого значения напряжения сила тока в цепи перестает изменяться, достигнув насыщения.

I 0

Сила тока насыщения прямо пропорциональна числу электронов, выбитых светом за 1 с с поверхности катода:

При

следовательно выбитые электроны обладают кинетической энергией.

U з в результате облучения электроны, выбитые из электрода, могут достигнуть противоположного электрода и создать некоторый начальный ток. " width="640"

Анализ вольт-амперной характеристики.

При таком значении напряжения сила тока в цепи анода равна нулю.

I 0

Напряжение запирания (запирающее напряжение)

При U U з в результате облучения электроны, выбитые из электрода, могут достигнуть противоположного электрода и создать некоторый начальный ток.

Анализ вольт-амперной характеристики.

Согласно закону сохранения энергии

где m - масса электрона,

а υ max - максимальная скорость фотоэлектрона.

Ф 1 ν 1 = ν 2 Си ла тока насыщения и, следовательно, число выбитых свет ом за 1 с электронов увеличивается: I нас,2 I нас,1 Значение запирающего напряжения не меняется! " width="640"

                                                                            

                                                                            

Зависимость числа выбитых электронов от светового потока.

Световой поток, падающий на фотокатод увеличивается, а его спектральный состав остается неизменным:

Ф 2 Ф 1

ν 1 = ν 2

• Си ла тока насыщения и, следовательно, число выбитых свет ом за 1 с электронов увеличивается: I нас,2 I нас,1
• Значение запирающего напряжения не меняется!

• Фототок насыщения пропорционален световому потоку, падающему на металл.

или

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.

Влияние спектрального состава света

• При частоте ν = ν min запирающее напряжение равно нулю.
• При частоте ν ν min фотоэффект отсутствует.

• Если частоту света увеличить, то при неизменном световом потоке запирающее напряжение увеличивается, а, следовательно, увеличивается и кинетическая энергия фотоэлектронов.

• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.

Красная граница фотоэффекта

• При 

• Т.к. ,

то минимальной частоте света соответствует максимальная длина волны.

• Т.к длина волны больше у красного цвета, то максимальную длину волны (минимальную частоту), при которой еще наблюдается фотоэффект, назвали красной границей фотоэффекта.

• Заменяя в приборе материал фотокатода, Столетов установил, что красная граница фотоэффекта является характеристикой данного вещества.
• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект.

 ν min . " width="640"

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.
• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.
• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект.
• Фотоэффект практически безынерционен, фототок возникает мгновенно после начала освещения катода при условии, что частота света ν  ν min .

Что не могла объяснить волновая теория света:

• Безынерционность фотоэффекта.

• В волновой модели: электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной постепенно накапливает энергию, и только через значительное время вылетит из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами.
• В волновой модели: электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной постепенно накапливает энергию, и только через значительное время вылетит из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами.

• Существование красной границы фотоэффекта.

• В волновой модели: необходимую энергию можно накопить при любой энергии волны.
• В волновой модели: необходимую энергию можно накопить при любой энергии волны.

• Независимость энергии фотоэлектронов от интенсивности светового потока.
• Пропорциональность максимальной кинетической энергии частоте света.

• Свет имеет прерывистую дискретную структуру. Электромагнитная волна состоит из отдельных порций – квантов, впоследствии названных фотонами.
• Квант поглощается электроном целиком. Энергия кванта передается электрону. (Один фотон выбивает один электрон.)
• Энергия каждого фотона определяется формулой Планка W = E = hν, где h – постоянная Планка.

• На основании закона сохранения энергии :
• Смысл уравнения Эйнштейна:

• энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии.
• энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии.

В этом уравнении: ν - частота падающего света,

m - масса электрона (фотоэлектрона),

υ - скорость электрона,

h - постоянная Планка,

A - работа выхода электронов из металла.

• Работа выхода - это характеристика материала Она показывает, какую работу должен совершить электрон, чтобы преодолеть поверхностную разность потенциалов и выйти за пределы металла.
• Работа выхода обычно измеряется в электронвольтах ( эВ ).

Доказательство законов фотоэффекта

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.

Число фотонов N ф равно числу электронов N э .

• Энергия монохроматического света
• Следовательно,

Доказательство законов фотоэффекта

• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.

Из уравнения Эйнштейна:

Доказательство законов фотоэффекта

• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект .

Минимальная частота света соответствует W к =0,

то или .

Эти формулы позволяют определить работу выхода A электронов из металла.

• Среди металлов наименьшей работой выхода обладают щелочные металлы. Например, у натрия A = 1,9 эВ, что соответствует красной границе фотоэффекта λ кр  ≈ 680 нм.
• Поэтому соединения щелочных металлов используют для создания катодов в фотоэлементах, предназначенных для регистрации видимого света .

• Как следует из уравнения Эйнштейна, тангенс угла наклона прямой, выражающей зависимость запирающего потенциала U з от частоты ν, равен отношению постоянной Планка h к заряду электрона e:

• Это позволяет экспериментально определить значение постоянной Планка. Такие измерения были выполнены Р. Милликеном (1914 г.) и дали хорошее согласие со значением, найденным Планком.

 ν min . Световой поток, падающий на фотокатод увеличивается, а его спектральный состав остается неизменным: Ф 2 Ф 1 Заменяя в приборе материал фотокатода, Столетов установил, что красная граница фотоэффекта является характеристикой данного вещества. Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект. Среди металлов наименьшей работой выхода обладают щелочные металлы. Например, у натрия A = 1,9 эВ, что соответствует красной границе фотоэффекта λ кр  ≈ 680 нм. Поэтому соединения щелочных металлов используют для создания катодов в фотоэлементах, предназначенных для регистрации видимого света . При частоте ν = ν min запирающее напряжение равно нулю. При частоте ν ν min фотоэффект отсутствует. Начиная с некоторого значения напряжения сила тока в цепи перестает изменяться, достигнув насыщения. На основании закона сохранения энергии : Смысл уравнения Эйнштейна: Опыт Г. Герца (1888 г.): при облучении ультрафиолетовыми лучами электродов, находящихся под высоким напряжением, разряд возникает при большем расстоянии между электродами, чем без облучения. энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии. энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии. В этом уравнении: ν - частота падающего света, m - масса электрона (фотоэлектрона), υ - скорость электрона, h - постоянная Планка, A - работа выхода электронов из металла. Фототок насыщения пропорционален световому потоку, падающему на металл. Свет имеет прерывистую дискретную структуру. Электромагнитная волна состоит из отдельных порций – квантов, впоследствии названных фотонами. Квант поглощается электроном целиком. Энергия кванта передается электрону. (Один фотон выбивает один электрон.) Энергия каждого фотона определяется формулой Планка W = E = hν, где h – постоянная Планка. или Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны. При  Безынерционность фотоэффекта. В волновой модели: электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной постепенно накапливает энергию, и только через значительное время вылетит из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами. В волновой модели: электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной постепенно накапливает энергию, и только через значительное время вылетит из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами. Т.к. , Существование красной границы фотоэффекта. то минимальной частоте света соответствует максимальная длина волны. В волновой модели: необходимую энергию можно накопить при любой энергии волны. В волновой модели: необходимую энергию можно накопить при любой энергии волны. Независимость энергии фотоэлектронов от интенсивности светового потока. Пропорциональность максимальной кинетической энергии частоте света. Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект . Катод K м и л л и к е н Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света. При таком значении напряжения сила тока в цепи анода равна нулю. Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света. Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны. -явление испускания электронов с поверхности металла под действием света. Т.е. свет выбивает (вырывает) электроны из металла. Кварцевое окошко Фотоэлектрический эффект был открыт в 1887 году немецким физиком Г. Герцем и в 1888–1890 годах экспериментально исследован А. Г. Столетовым. Наиболее полное исследование явления фотоэффекта было выполнено Ф. Ленардом в 1900 г. т е р м о э л е м е н т Количественные закономерности фотоэффекта были установлены А.Г.Столетовым (1888—1889). Согласно закону сохранения энергии Анод А р е з е р ф о р д Стеклянный вакуумный баллон п о т р е б и т е л ь Двойной ключ для изменения полярности I 0 ν 1 = ν 2 I 0 Число фотонов N ф равно числу электронов N э . Энергия монохроматического света Следовательно, Из уравнения Эйнштейна: в ы к л ю ч а т е л ь где m - масса электрона, а υ max - максимальная скорость фотоэлектрона. Сила тока насыщения прямо пропорциональна числу электронов, выбитых светом за 1 с с поверхности катода: Если частоту света увеличить, то при неизменном световом потоке запирающее напряжение увеличивается, а, следовательно, увеличивается и кинетическая энергия фотоэлектронов. Электроизмерительные приборы для снятия вольтамперной характеристики Минимальная частота света соответствует W к =0, то или . Напряжение запирания (запирающее напряжение) Это позволяет экспериментально определить значение постоянной Планка. Такие измерения были выполнены Р. Милликеном (1914 г.) и дали хорошее согласие со значением, найденным Планком. ц е п ь 10. Потенциометр для регулирования напряжения 11. При следовательно выбитые электроны обладают кинетической энергией. При U U з в результате облучения электроны, выбитые из электрода, могут достигнуть противоположного электрода и создать некоторый начальный ток. 12. Си ла тока насыщения и, следовательно, число выбитых свет ом за 1 с электронов увеличивается: I нас,2 I нас,1 Значение запирающего напряжения не меняется! Т.к длина волны больше у красного цвета, то максимальную длину волны (минимальную частоту), при которой еще наблюдается фотоэффект, назвали красной границей фотоэффекта. 13. Эти формулы позволяют определить работу выхода A электронов из металла. Источник напряжения U " width="640"

                                                                            

                                                                            

10. Чертёж, на котором изображён способ соединения электрических приборов в цепь.

Доказательство законов фотоэффекта

Анализ вольт-амперной характеристики.

Что не могла объяснить волновая теория света:

Анализ вольт-амперной характеристики.

Анализ вольт-амперной характеристики.

Красная граница фотоэффекта

Зависимость числа выбитых электронов от светового потока.

Доказательство законов фотоэффекта

Схема экспериментальной установки для изучения фотоэффекта.

Столетов Александр Григорьевич (1839-1896)

Влияние спектрального состава света

Доказательство законов фотоэффекта

э

л

е

к

т

р

о

н

д

и

э

л

е

к

т

р

и

к

2. Ультрафиолетовые лучи, проходящие через сетчатый положительный электрод, попадают на отрицательно заряженную цинковую пластину и выбивают из нее электроны, которые устремляются к сетке, создавая фототок, регистрируемый чувствительным гальванометром.

• Как следует из уравнения Эйнштейна, тангенс угла наклона прямой, выражающей зависимость запирающего потенциала U з от частоты ν, равен отношению постоянной Планка h к заряду электрона e:

1. Цинковую пластину, соединенную с электроскопом, заряжают отрицательно и облучают ультрафиолетовым светом. Она быстро разряжается.

Если же ее зарядить положительно, то заряд пластины не изменится.

н

е

й

т

р

о

н

• Работа выхода - это характеристика материала Она показывает, какую работу должен совершить электрон, чтобы преодолеть поверхностную разность потенциалов и выйти за пределы металла.
• Работа выхода обычно измеряется в электронвольтах ( эВ ).

Источник монохроматического света длины волны λ

Русский физик, научные работы посвящены электромагнетизму, оптике, молекулярной физике, философским вопросам науки. Впервые показал, что при увеличении намагничивающего поля, магнитная восприимчивость железа сначала возрастает, а затем падает, проходя через максимум, осуществил ряд экспериментов для определения величины отношения электромагнитных и электростатических величин, получил значение, близкое к значению скорости света (1876г.). В 1888-90г. выполнил цикл работ по исследованию явления внешнего фотоэффекта, создал первый фотоэлемент (1888г.), является основоположником количественных методов исследования фотоэффекта, изучал несамостоятельный газовый разряд, исследовал критическое состояние вещества, многое сделал для развития физики в России. В 1872г создал первую физическую лабораторию и исследовательский институт при Московском университете.

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.
• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.
• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект.
• Фотоэффект практически безынерционен, фототок возникает мгновенно после начала освещения катода при условии, что частота света ν  ν min .

Световой поток, падающий на фотокатод увеличивается, а его спектральный состав остается неизменным:

Ф 2 Ф 1

• Заменяя в приборе материал фотокатода, Столетов установил, что красная граница фотоэффекта является характеристикой данного вещества.
• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект.

• Среди металлов наименьшей работой выхода обладают щелочные металлы. Например, у натрия A = 1,9 эВ, что соответствует красной границе фотоэффекта λ кр  ≈ 680 нм.
• Поэтому соединения щелочных металлов используют для создания катодов в фотоэлементах, предназначенных для регистрации видимого света .

• При частоте ν = ν min запирающее напряжение равно нулю.
• При частоте ν ν min фотоэффект отсутствует.

Начиная с некоторого значения напряжения сила тока в цепи перестает изменяться, достигнув насыщения.

• На основании закона сохранения энергии :
• Смысл уравнения Эйнштейна:

Опыт Г. Герца (1888 г.):

при облучении ультрафиолетовыми лучами электродов, находящихся под высоким напряжением, разряд возникает при большем расстоянии между электродами, чем без облучения.

• энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии.
• энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии.

В этом уравнении: ν - частота падающего света,

m - масса электрона (фотоэлектрона),

υ - скорость электрона,

h - постоянная Планка,

A - работа выхода электронов из металла.

• Фототок насыщения пропорционален световому потоку, падающему на металл.

• Свет имеет прерывистую дискретную структуру. Электромагнитная волна состоит из отдельных порций – квантов, впоследствии названных фотонами.
• Квант поглощается электроном целиком. Энергия кванта передается электрону. (Один фотон выбивает один электрон.)
• Энергия каждого фотона определяется формулой Планка W = E = hν, где h – постоянная Планка.

или

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.

• При 

• Безынерционность фотоэффекта.

• В волновой модели: электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной постепенно накапливает энергию, и только через значительное время вылетит из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами.
• В волновой модели: электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной постепенно накапливает энергию, и только через значительное время вылетит из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами.

• Т.к. ,

• Существование красной границы фотоэффекта.

то минимальной частоте света соответствует максимальная длина волны.

• В волновой модели: необходимую энергию можно накопить при любой энергии волны.
• В волновой модели: необходимую энергию можно накопить при любой энергии волны.

• Независимость энергии фотоэлектронов от интенсивности светового потока.
• Пропорциональность максимальной кинетической энергии частоте света.

• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект .

Катод K

м

и

л

л

и

к

е

н

• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.

При таком значении напряжения сила тока в цепи анода равна нулю.

• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.

-явление испускания электронов с поверхности металла под действием света.

Т.е. свет выбивает (вырывает) электроны из металла.

Кварцевое окошко

Фотоэлектрический эффект был открыт в 1887 году немецким физиком Г. Герцем и в 1888–1890 годах экспериментально исследован А. Г. Столетовым.

Наиболее полное исследование явления фотоэффекта было выполнено Ф. Ленардом в 1900 г.

т

е

р

м

о

э

л

е

м

е

н

т

Количественные закономерности фотоэффекта были установлены А.Г.Столетовым (1888—1889).

Согласно закону сохранения энергии

Анод А

р

е

з

е

р

ф

о

р

д

• Стеклянный вакуумный баллон

п

о

т

р

е

б

и

т

е

л

ь

Двойной ключ для изменения полярности

I 0

ν 1 = ν 2

I 0

Число фотонов N ф равно числу электронов N э .

• Энергия монохроматического света
• Следовательно,

Из уравнения Эйнштейна:

в

ы

к

л

ю

ч

а

т

е

л

ь

где m - масса электрона,

а υ max - максимальная скорость фотоэлектрона.

Сила тока насыщения прямо пропорциональна числу электронов, выбитых светом за 1 с с поверхности катода:

• Если частоту света увеличить, то при неизменном световом потоке запирающее напряжение увеличивается, а, следовательно, увеличивается и кинетическая энергия фотоэлектронов.

Электроизмерительные приборы для снятия вольтамперной характеристики

Минимальная частота света соответствует W к =0,

то или .

Напряжение запирания (запирающее напряжение)

• Это позволяет экспериментально определить значение постоянной Планка. Такие измерения были выполнены Р. Милликеном (1914 г.) и дали хорошее согласие со значением, найденным Планком.

ц

е

п

ь

10.

Потенциометр для регулирования напряжения

11.

При

следовательно выбитые электроны обладают кинетической энергией.

При U U з в результате облучения электроны, выбитые из электрода, могут достигнуть противоположного электрода и создать некоторый начальный ток.

12.

• Си ла тока насыщения и, следовательно, число выбитых свет ом за 1 с электронов увеличивается: I нас,2 I нас,1
• Значение запирающего напряжения не меняется!

• Т.к длина волны больше у красного цвета, то максимальную длину волны (минимальную частоту), при которой еще наблюдается фотоэффект, назвали красной границей фотоэффекта.

13.

Эти формулы позволяют определить работу выхода A электронов из металла.

Источник напряжения U

Фотоэлектрический эффект был открыт в 1887 году немецким физиком Г. Герцем и в 1888–1890 годах экспериментально исследован А. Г. Столетовым.

Наиболее полное исследование явления фотоэффекта было выполнено Ф. Ленардом в 1900 г.

Опыт Г. Герца (1888 г.):

при облучении ультрафиолетовыми лучами электродов, находящихся под высоким напряжением, разряд возникает при большем расстоянии между электродами, чем без облучения.

1. Цинковую пластину, соединенную с электроскопом, заряжают отрицательно и облучают ультрафиолетовым светом. Она быстро разряжается.

Если же ее зарядить положительно, то заряд пластины не изменится.

2. Ультрафиолетовые лучи, проходящие через сетчатый положительный электрод, попадают на отрицательно заряженную цинковую пластину и выбивают из нее электроны, которые устремляются к сетке, создавая фототок, регистрируемый чувствительным гальванометром.

-явление испускания электронов с поверхности металла под действием света.

Т.е. свет выбивает (вырывает) электроны из металла.

Столетов Александр Григорьевич (1839-1896)

Русский физик, научные работы посвящены электромагнетизму, оптике, молекулярной физике, философским вопросам науки. Впервые показал, что при увеличении намагничивающего поля, магнитная восприимчивость железа сначала возрастает, а затем падает, проходя через максимум, осуществил ряд экспериментов для определения величины отношения электромагнитных и электростатических величин, получил значение, близкое к значению скорости света (1876г.). В 1888-90г. выполнил цикл работ по исследованию явления внешнего фотоэффекта, создал первый фотоэлемент (1888г.), является основоположником количественных методов исследования фотоэффекта, изучал несамостоятельный газовый разряд, исследовал критическое состояние вещества, многое сделал для развития физики в России. В 1872г создал первую физическую лабораторию и исследовательский институт при Московском университете.

Количественные закономерности фотоэффекта были установлены А.Г.Столетовым (1888—1889).

Схема экспериментальной установки для изучения фотоэффекта.

Источник монохроматического света длины волны λ

Катод K

Кварцевое окошко

Анод А

• Стеклянный вакуумный баллон

Двойной ключ для изменения полярности

Электроизмерительные приборы для снятия вольтамперной характеристики

Потенциометр для регулирования напряжения

Источник напряжения U

Анализ вольт-амперной характеристики.

Начиная с некоторого значения напряжения сила тока в цепи перестает изменяться, достигнув насыщения.

I 0

Сила тока насыщения прямо пропорциональна числу электронов, выбитых светом за 1 с с поверхности катода:

При

следовательно выбитые электроны обладают кинетической энергией.

U з в результате облучения электроны, выбитые из электрода, могут достигнуть противоположного электрода и создать некоторый начальный ток. " width="640"

Анализ вольт-амперной характеристики.

При таком значении напряжения сила тока в цепи анода равна нулю.

I 0

Напряжение запирания (запирающее напряжение)

При U U з в результате облучения электроны, выбитые из электрода, могут достигнуть противоположного электрода и создать некоторый начальный ток.

Анализ вольт-амперной характеристики.

Согласно закону сохранения энергии

где m - масса электрона,

а υ max - максимальная скорость фотоэлектрона.

Ф 1 ν 1 = ν 2 Си ла тока насыщения и, следовательно, число выбитых свет ом за 1 с электронов увеличивается: I нас,2 I нас,1 Значение запирающего напряжения не меняется! " width="640"

                                                                            

                                                                            

Зависимость числа выбитых электронов от светового потока.

Световой поток, падающий на фотокатод увеличивается, а его спектральный состав остается неизменным:

Ф 2 Ф 1

ν 1 = ν 2

• Си ла тока насыщения и, следовательно, число выбитых свет ом за 1 с электронов увеличивается: I нас,2 I нас,1
• Значение запирающего напряжения не меняется!

• Фототок насыщения пропорционален световому потоку, падающему на металл.

или

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.

Влияние спектрального состава света

• При частоте ν = ν min запирающее напряжение равно нулю.
• При частоте ν ν min фотоэффект отсутствует.

• Если частоту света увеличить, то при неизменном световом потоке запирающее напряжение увеличивается, а, следовательно, увеличивается и кинетическая энергия фотоэлектронов.

• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.

Красная граница фотоэффекта

• При 

• Т.к. ,

то минимальной частоте света соответствует максимальная длина волны.

• Т.к длина волны больше у красного цвета, то максимальную длину волны (минимальную частоту), при которой еще наблюдается фотоэффект, назвали красной границей фотоэффекта.

• Заменяя в приборе материал фотокатода, Столетов установил, что красная граница фотоэффекта является характеристикой данного вещества.
• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект.

 ν min . " width="640"

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.
• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.
• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект.
• Фотоэффект практически безынерционен, фототок возникает мгновенно после начала освещения катода при условии, что частота света ν  ν min .

Что не могла объяснить волновая теория света:

• Безынерционность фотоэффекта.

• В волновой модели: электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной постепенно накапливает энергию, и только через значительное время вылетит из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами.
• В волновой модели: электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной постепенно накапливает энергию, и только через значительное время вылетит из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами.

• Существование красной границы фотоэффекта.

• В волновой модели: необходимую энергию можно накопить при любой энергии волны.
• В волновой модели: необходимую энергию можно накопить при любой энергии волны.

• Независимость энергии фотоэлектронов от интенсивности светового потока.
• Пропорциональность максимальной кинетической энергии частоте света.

• Свет имеет прерывистую дискретную структуру. Электромагнитная волна состоит из отдельных порций – квантов, впоследствии названных фотонами.
• Квант поглощается электроном целиком. Энергия кванта передается электрону. (Один фотон выбивает один электрон.)
• Энергия каждого фотона определяется формулой Планка W = E = hν, где h – постоянная Планка.

• На основании закона сохранения энергии :
• Смысл уравнения Эйнштейна:

• энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии.
• энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии.

В этом уравнении: ν - частота падающего света,

m - масса электрона (фотоэлектрона),

υ - скорость электрона,

h - постоянная Планка,

A - работа выхода электронов из металла.

• Работа выхода - это характеристика материала Она показывает, какую работу должен совершить электрон, чтобы преодолеть поверхностную разность потенциалов и выйти за пределы металла.
• Работа выхода обычно измеряется в электронвольтах ( эВ ).

Доказательство законов фотоэффекта

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.

Число фотонов N ф равно числу электронов N э .

• Энергия монохроматического света
• Следовательно,

Доказательство законов фотоэффекта

• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.

Из уравнения Эйнштейна:

Доказательство законов фотоэффекта

• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект .

Минимальная частота света соответствует W к =0,

то или .

Эти формулы позволяют определить работу выхода A электронов из металла.

• Среди металлов наименьшей работой выхода обладают щелочные металлы. Например, у натрия A = 1,9 эВ, что соответствует красной границе фотоэффекта λ кр  ≈ 680 нм.
• Поэтому соединения щелочных металлов используют для создания катодов в фотоэлементах, предназначенных для регистрации видимого света .

• Как следует из уравнения Эйнштейна, тангенс угла наклона прямой, выражающей зависимость запирающего потенциала U з от частоты ν, равен отношению постоянной Планка h к заряду электрона e:

• Это позволяет экспериментально определить значение постоянной Планка. Такие измерения были выполнены Р. Милликеном (1914 г.) и дали хорошее согласие со значением, найденным Планком.

Ф 1 Заменяя в приборе материал фотокатода, Столетов установил, что красная граница фотоэффекта является характеристикой данного вещества. Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект. Среди металлов наименьшей работой выхода обладают щелочные металлы. Например, у натрия A = 1,9 эВ, что соответствует красной границе фотоэффекта λ кр  ≈ 680 нм. Поэтому соединения щелочных металлов используют для создания катодов в фотоэлементах, предназначенных для регистрации видимого света . Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны. Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света. Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект. Фотоэффект практически безынерционен, фототок возникает мгновенно после начала освещения катода при условии, что частота света ν  ν min . Опыт Г. Герца (1888 г.): при облучении ультрафиолетовыми лучами электродов, находящихся под высоким напряжением, разряд возникает при большем расстоянии между электродами, чем без облучения. На основании закона сохранения энергии : Смысл уравнения Эйнштейна: При частоте ν = ν min запирающее напряжение равно нулю. При частоте ν ν min фотоэффект отсутствует. Начиная с некоторого значения напряжения сила тока в цепи перестает изменяться, достигнув насыщения. энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии. энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии. В этом уравнении: ν - частота падающего света, m - масса электрона (фотоэлектрона), υ - скорость электрона, h - постоянная Планка, A - работа выхода электронов из металла. Фототок насыщения пропорционален световому потоку, падающему на металл. Свет имеет прерывистую дискретную структуру. Электромагнитная волна состоит из отдельных порций – квантов, впоследствии названных фотонами. Квант поглощается электроном целиком. Энергия кванта передается электрону. (Один фотон выбивает один электрон.) Энергия каждого фотона определяется формулой Планка W = E = hν, где h – постоянная Планка. или Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны. Безынерционность фотоэффекта. При  В волновой модели: электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной постепенно накапливает энергию, и только через значительное время вылетит из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами. В волновой модели: электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной постепенно накапливает энергию, и только через значительное время вылетит из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами. Т.к. , Существование красной границы фотоэффекта. то минимальной частоте света соответствует максимальная длина волны. В волновой модели: необходимую энергию можно накопить при любой энергии волны. В волновой модели: необходимую энергию можно накопить при любой энергии волны. Независимость энергии фотоэлектронов от интенсивности светового потока. Пропорциональность максимальной кинетической энергии частоте света. Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект . Катод K м и л л и к е н Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света. При таком значении напряжения сила тока в цепи анода равна нулю. Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны. Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света. -явление испускания электронов с поверхности металла под действием света. Т.е. свет выбивает (вырывает) электроны из металла. Кварцевое окошко Фотоэлектрический эффект был открыт в 1887 году немецким физиком Г. Герцем и в 1888–1890 годах экспериментально исследован А. Г. Столетовым. Наиболее полное исследование явления фотоэффекта было выполнено Ф. Ленардом в 1900 г. т е р м о э л е м е н т Количественные закономерности фотоэффекта были установлены А.Г.Столетовым (1888—1889). Согласно закону сохранения энергии Анод А р е з е р ф о р д Стеклянный вакуумный баллон п о т р е б и т е л ь Двойной ключ для изменения полярности I 0 ν 1 = ν 2 I 0 Число фотонов N ф равно числу электронов N э . Энергия монохроматического света Следовательно, Из уравнения Эйнштейна: в ы к л ю ч а т е л ь Сила тока насыщения прямо пропорциональна числу электронов, выбитых светом за 1 с с поверхности катода: где m - масса электрона, а υ max - максимальная скорость фотоэлектрона. Электроизмерительные приборы для снятия вольтамперной характеристики Если частоту света увеличить, то при неизменном световом потоке запирающее напряжение увеличивается, а, следовательно, увеличивается и кинетическая энергия фотоэлектронов. Минимальная частота света соответствует W к =0, то или . Напряжение запирания (запирающее напряжение) Это позволяет экспериментально определить значение постоянной Планка. Такие измерения были выполнены Р. Милликеном (1914 г.) и дали хорошее согласие со значением, найденным Планком. ц е п ь с х е м а Потенциометр для регулирования напряжения 11. При следовательно выбитые электроны обладают кинетической энергией. При U U з в результате облучения электроны, выбитые из электрода, могут достигнуть противоположного электрода и создать некоторый начальный ток. 12. Си ла тока насыщения и, следовательно, число выбитых свет ом за 1 с электронов увеличивается: I нас,2 I нас,1 Значение запирающего напряжения не меняется! Т.к длина волны больше у красного цвета, то максимальную длину волны (минимальную частоту), при которой еще наблюдается фотоэффект, назвали красной границей фотоэффекта. 13. Эти формулы позволяют определить работу выхода A электронов из металла. Источник напряжения U " width="640"

                                                                            

                                                                            

11. Источник тока, требующий предварительный зарядки.

Анализ вольт-амперной характеристики.

Анализ вольт-амперной характеристики.

Что не могла объяснить волновая теория света:

Доказательство законов фотоэффекта

Анализ вольт-амперной характеристики.

Зависимость числа выбитых электронов от светового потока.

Доказательство законов фотоэффекта

Красная граница фотоэффекта

Столетов Александр Григорьевич (1839-1896)

Влияние спектрального состава света

Доказательство законов фотоэффекта

Схема экспериментальной установки для изучения фотоэффекта.

э

л

е

к

т

р

о

н

д

и

э

л

е

к

т

р

и

к

2. Ультрафиолетовые лучи, проходящие через сетчатый положительный электрод, попадают на отрицательно заряженную цинковую пластину и выбивают из нее электроны, которые устремляются к сетке, создавая фототок, регистрируемый чувствительным гальванометром.

• Как следует из уравнения Эйнштейна, тангенс угла наклона прямой, выражающей зависимость запирающего потенциала U з от частоты ν, равен отношению постоянной Планка h к заряду электрона e:

1. Цинковую пластину, соединенную с электроскопом, заряжают отрицательно и облучают ультрафиолетовым светом. Она быстро разряжается.

Если же ее зарядить положительно, то заряд пластины не изменится.

н

е

й

т

р

о

н

• Работа выхода - это характеристика материала Она показывает, какую работу должен совершить электрон, чтобы преодолеть поверхностную разность потенциалов и выйти за пределы металла.
• Работа выхода обычно измеряется в электронвольтах ( эВ ).

Источник монохроматического света длины волны λ

Русский физик, научные работы посвящены электромагнетизму, оптике, молекулярной физике, философским вопросам науки. Впервые показал, что при увеличении намагничивающего поля, магнитная восприимчивость железа сначала возрастает, а затем падает, проходя через максимум, осуществил ряд экспериментов для определения величины отношения электромагнитных и электростатических величин, получил значение, близкое к значению скорости света (1876г.). В 1888-90г. выполнил цикл работ по исследованию явления внешнего фотоэффекта, создал первый фотоэлемент (1888г.), является основоположником количественных методов исследования фотоэффекта, изучал несамостоятельный газовый разряд, исследовал критическое состояние вещества, многое сделал для развития физики в России. В 1872г создал первую физическую лабораторию и исследовательский институт при Московском университете.

Световой поток, падающий на фотокатод увеличивается, а его спектральный состав остается неизменным:

Ф 2 Ф 1

• Заменяя в приборе материал фотокатода, Столетов установил, что красная граница фотоэффекта является характеристикой данного вещества.
• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект.

• Среди металлов наименьшей работой выхода обладают щелочные металлы. Например, у натрия A = 1,9 эВ, что соответствует красной границе фотоэффекта λ кр  ≈ 680 нм.
• Поэтому соединения щелочных металлов используют для создания катодов в фотоэлементах, предназначенных для регистрации видимого света .

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.
• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.
• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект.
• Фотоэффект практически безынерционен, фототок возникает мгновенно после начала освещения катода при условии, что частота света ν  ν min .

Опыт Г. Герца (1888 г.):

при облучении ультрафиолетовыми лучами электродов, находящихся под высоким напряжением, разряд возникает при большем расстоянии между электродами, чем без облучения.

• На основании закона сохранения энергии :
• Смысл уравнения Эйнштейна:

• При частоте ν = ν min запирающее напряжение равно нулю.
• При частоте ν ν min фотоэффект отсутствует.

Начиная с некоторого значения напряжения сила тока в цепи перестает изменяться, достигнув насыщения.

• энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии.
• энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии.

В этом уравнении: ν - частота падающего света,

m - масса электрона (фотоэлектрона),

υ - скорость электрона,

h - постоянная Планка,

A - работа выхода электронов из металла.

• Фототок насыщения пропорционален световому потоку, падающему на металл.

• Свет имеет прерывистую дискретную структуру. Электромагнитная волна состоит из отдельных порций – квантов, впоследствии названных фотонами.
• Квант поглощается электроном целиком. Энергия кванта передается электрону. (Один фотон выбивает один электрон.)
• Энергия каждого фотона определяется формулой Планка W = E = hν, где h – постоянная Планка.

или

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.

• Безынерционность фотоэффекта.

• При 

• В волновой модели: электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной постепенно накапливает энергию, и только через значительное время вылетит из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами.
• В волновой модели: электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной постепенно накапливает энергию, и только через значительное время вылетит из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами.

• Т.к. ,

• Существование красной границы фотоэффекта.

то минимальной частоте света соответствует максимальная длина волны.

• В волновой модели: необходимую энергию можно накопить при любой энергии волны.
• В волновой модели: необходимую энергию можно накопить при любой энергии волны.

• Независимость энергии фотоэлектронов от интенсивности светового потока.
• Пропорциональность максимальной кинетической энергии частоте света.

• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект .

Катод K

м

и

л

л

и

к

е

н

• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.

При таком значении напряжения сила тока в цепи анода равна нулю.

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.

• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.

-явление испускания электронов с поверхности металла под действием света.

Т.е. свет выбивает (вырывает) электроны из металла.

Кварцевое окошко

Фотоэлектрический эффект был открыт в 1887 году немецким физиком Г. Герцем и в 1888–1890 годах экспериментально исследован А. Г. Столетовым.

Наиболее полное исследование явления фотоэффекта было выполнено Ф. Ленардом в 1900 г.

т

е

р

м

о

э

л

е

м

е

н

т

Количественные закономерности фотоэффекта были установлены А.Г.Столетовым (1888—1889).

Согласно закону сохранения энергии

Анод А

р

е

з

е

р

ф

о

р

д

• Стеклянный вакуумный баллон

п

о

т

р

е

б

и

т

е

л

ь

Двойной ключ для изменения полярности

I 0

ν 1 = ν 2

I 0

Число фотонов N ф равно числу электронов N э .

• Энергия монохроматического света
• Следовательно,

Из уравнения Эйнштейна:

в

ы

к

л

ю

ч

а

т

е

л

ь

Сила тока насыщения прямо пропорциональна числу электронов, выбитых светом за 1 с с поверхности катода:

где m - масса электрона,

а υ max - максимальная скорость фотоэлектрона.

Электроизмерительные приборы для снятия вольтамперной характеристики

• Если частоту света увеличить, то при неизменном световом потоке запирающее напряжение увеличивается, а, следовательно, увеличивается и кинетическая энергия фотоэлектронов.

Минимальная частота света соответствует W к =0,

то или .

Напряжение запирания (запирающее напряжение)

• Это позволяет экспериментально определить значение постоянной Планка. Такие измерения были выполнены Р. Милликеном (1914 г.) и дали хорошее согласие со значением, найденным Планком.

ц

е

п

ь

с

х

е

м

а

Потенциометр для регулирования напряжения

11.

При

следовательно выбитые электроны обладают кинетической энергией.

При U U з в результате облучения электроны, выбитые из электрода, могут достигнуть противоположного электрода и создать некоторый начальный ток.

12.

• Си ла тока насыщения и, следовательно, число выбитых свет ом за 1 с электронов увеличивается: I нас,2 I нас,1
• Значение запирающего напряжения не меняется!

• Т.к длина волны больше у красного цвета, то максимальную длину волны (минимальную частоту), при которой еще наблюдается фотоэффект, назвали красной границей фотоэффекта.

13.

Эти формулы позволяют определить работу выхода A электронов из металла.

Источник напряжения U

Фотоэлектрический эффект был открыт в 1887 году немецким физиком Г. Герцем и в 1888–1890 годах экспериментально исследован А. Г. Столетовым.

Наиболее полное исследование явления фотоэффекта было выполнено Ф. Ленардом в 1900 г.

Опыт Г. Герца (1888 г.):

при облучении ультрафиолетовыми лучами электродов, находящихся под высоким напряжением, разряд возникает при большем расстоянии между электродами, чем без облучения.

1. Цинковую пластину, соединенную с электроскопом, заряжают отрицательно и облучают ультрафиолетовым светом. Она быстро разряжается.

Если же ее зарядить положительно, то заряд пластины не изменится.

2. Ультрафиолетовые лучи, проходящие через сетчатый положительный электрод, попадают на отрицательно заряженную цинковую пластину и выбивают из нее электроны, которые устремляются к сетке, создавая фототок, регистрируемый чувствительным гальванометром.

-явление испускания электронов с поверхности металла под действием света.

Т.е. свет выбивает (вырывает) электроны из металла.

Столетов Александр Григорьевич (1839-1896)

Русский физик, научные работы посвящены электромагнетизму, оптике, молекулярной физике, философским вопросам науки. Впервые показал, что при увеличении намагничивающего поля, магнитная восприимчивость железа сначала возрастает, а затем падает, проходя через максимум, осуществил ряд экспериментов для определения величины отношения электромагнитных и электростатических величин, получил значение, близкое к значению скорости света (1876г.). В 1888-90г. выполнил цикл работ по исследованию явления внешнего фотоэффекта, создал первый фотоэлемент (1888г.), является основоположником количественных методов исследования фотоэффекта, изучал несамостоятельный газовый разряд, исследовал критическое состояние вещества, многое сделал для развития физики в России. В 1872г создал первую физическую лабораторию и исследовательский институт при Московском университете.

Количественные закономерности фотоэффекта были установлены А.Г.Столетовым (1888—1889).

Схема экспериментальной установки для изучения фотоэффекта.

Источник монохроматического света длины волны λ

Катод K

Кварцевое окошко

Анод А

• Стеклянный вакуумный баллон

Двойной ключ для изменения полярности

Электроизмерительные приборы для снятия вольтамперной характеристики

Потенциометр для регулирования напряжения

Источник напряжения U

Анализ вольт-амперной характеристики.

Начиная с некоторого значения напряжения сила тока в цепи перестает изменяться, достигнув насыщения.

I 0

Сила тока насыщения прямо пропорциональна числу электронов, выбитых светом за 1 с с поверхности катода:

При

следовательно выбитые электроны обладают кинетической энергией.

U з в результате облучения электроны, выбитые из электрода, могут достигнуть противоположного электрода и создать некоторый начальный ток. " width="640"

Анализ вольт-амперной характеристики.

При таком значении напряжения сила тока в цепи анода равна нулю.

I 0

Напряжение запирания (запирающее напряжение)

При U U з в результате облучения электроны, выбитые из электрода, могут достигнуть противоположного электрода и создать некоторый начальный ток.

Анализ вольт-амперной характеристики.

Согласно закону сохранения энергии

где m - масса электрона,

а υ max - максимальная скорость фотоэлектрона.

Ф 1 ν 1 = ν 2 Си ла тока насыщения и, следовательно, число выбитых свет ом за 1 с электронов увеличивается: I нас,2 I нас,1 Значение запирающего напряжения не меняется! " width="640"

                                                                            

                                                                            

Зависимость числа выбитых электронов от светового потока.

Световой поток, падающий на фотокатод увеличивается, а его спектральный состав остается неизменным:

Ф 2 Ф 1

ν 1 = ν 2

• Си ла тока насыщения и, следовательно, число выбитых свет ом за 1 с электронов увеличивается: I нас,2 I нас,1
• Значение запирающего напряжения не меняется!

• Фототок насыщения пропорционален световому потоку, падающему на металл.

или

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.

Влияние спектрального состава света

• При частоте ν = ν min запирающее напряжение равно нулю.
• При частоте ν ν min фотоэффект отсутствует.

• Если частоту света увеличить, то при неизменном световом потоке запирающее напряжение увеличивается, а, следовательно, увеличивается и кинетическая энергия фотоэлектронов.

• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.

Красная граница фотоэффекта

• При 

• Т.к. ,

то минимальной частоте света соответствует максимальная длина волны.

• Т.к длина волны больше у красного цвета, то максимальную длину волны (минимальную частоту), при которой еще наблюдается фотоэффект, назвали красной границей фотоэффекта.

• Заменяя в приборе материал фотокатода, Столетов установил, что красная граница фотоэффекта является характеристикой данного вещества.
• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект.

 ν min . " width="640"

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.
• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.
• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект.
• Фотоэффект практически безынерционен, фототок возникает мгновенно после начала освещения катода при условии, что частота света ν  ν min .

Что не могла объяснить волновая теория света:

• Безынерционность фотоэффекта.

• В волновой модели: электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной постепенно накапливает энергию, и только через значительное время вылетит из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами.
• В волновой модели: электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной постепенно накапливает энергию, и только через значительное время вылетит из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами.

• Существование красной границы фотоэффекта.

• В волновой модели: необходимую энергию можно накопить при любой энергии волны.
• В волновой модели: необходимую энергию можно накопить при любой энергии волны.

• Независимость энергии фотоэлектронов от интенсивности светового потока.
• Пропорциональность максимальной кинетической энергии частоте света.

• Свет имеет прерывистую дискретную структуру. Электромагнитная волна состоит из отдельных порций – квантов, впоследствии названных фотонами.
• Квант поглощается электроном целиком. Энергия кванта передается электрону. (Один фотон выбивает один электрон.)
• Энергия каждого фотона определяется формулой Планка W = E = hν, где h – постоянная Планка.

• На основании закона сохранения энергии :
• Смысл уравнения Эйнштейна:

• энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии.
• энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии.

В этом уравнении: ν - частота падающего света,

m - масса электрона (фотоэлектрона),

υ - скорость электрона,

h - постоянная Планка,

A - работа выхода электронов из металла.

• Работа выхода - это характеристика материала Она показывает, какую работу должен совершить электрон, чтобы преодолеть поверхностную разность потенциалов и выйти за пределы металла.
• Работа выхода обычно измеряется в электронвольтах ( эВ ).

Доказательство законов фотоэффекта

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.

Число фотонов N ф равно числу электронов N э .

• Энергия монохроматического света
• Следовательно,

Доказательство законов фотоэффекта

• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.

Из уравнения Эйнштейна:

Доказательство законов фотоэффекта

• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект .

Минимальная частота света соответствует W к =0,

то или .

Эти формулы позволяют определить работу выхода A электронов из металла.

• Среди металлов наименьшей работой выхода обладают щелочные металлы. Например, у натрия A = 1,9 эВ, что соответствует красной границе фотоэффекта λ кр  ≈ 680 нм.
• Поэтому соединения щелочных металлов используют для создания катодов в фотоэлементах, предназначенных для регистрации видимого света .

• Как следует из уравнения Эйнштейна, тангенс угла наклона прямой, выражающей зависимость запирающего потенциала U з от частоты ν, равен отношению постоянной Планка h к заряду электрона e:

• Это позволяет экспериментально определить значение постоянной Планка. Такие измерения были выполнены Р. Милликеном (1914 г.) и дали хорошее согласие со значением, найденным Планком.

 ν min . Среди металлов наименьшей работой выхода обладают щелочные металлы. Например, у натрия A = 1,9 эВ, что соответствует красной границе фотоэффекта λ кр  ≈ 680 нм. Поэтому соединения щелочных металлов используют для создания катодов в фотоэлементах, предназначенных для регистрации видимого света . Заменяя в приборе материал фотокатода, Столетов установил, что красная граница фотоэффекта является характеристикой данного вещества. Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект. Световой поток, падающий на фотокатод увеличивается, а его спектральный состав остается неизменным: Ф 2 Ф 1 При частоте ν = ν min запирающее напряжение равно нулю. При частоте ν ν min фотоэффект отсутствует. Опыт Г. Герца (1888 г.): при облучении ультрафиолетовыми лучами электродов, находящихся под высоким напряжением, разряд возникает при большем расстоянии между электродами, чем без облучения. Начиная с некоторого значения напряжения сила тока в цепи перестает изменяться, достигнув насыщения. На основании закона сохранения энергии : Смысл уравнения Эйнштейна: энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии. энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии. В этом уравнении: ν - частота падающего света, m - масса электрона (фотоэлектрона), υ - скорость электрона, h - постоянная Планка, A - работа выхода электронов из металла. Фототок насыщения пропорционален световому потоку, падающему на металл. Свет имеет прерывистую дискретную структуру. Электромагнитная волна состоит из отдельных порций – квантов, впоследствии названных фотонами. Квант поглощается электроном целиком. Энергия кванта передается электрону. (Один фотон выбивает один электрон.) Энергия каждого фотона определяется формулой Планка W = E = hν, где h – постоянная Планка. или Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны. При  Безынерционность фотоэффекта. В волновой модели: электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной постепенно накапливает энергию, и только через значительное время вылетит из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами. В волновой модели: электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной постепенно накапливает энергию, и только через значительное время вылетит из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами. Существование красной границы фотоэффекта. Т.к. , В волновой модели: необходимую энергию можно накопить при любой энергии волны. В волновой модели: необходимую энергию можно накопить при любой энергии волны. то минимальной частоте света соответствует максимальная длина волны. Независимость энергии фотоэлектронов от интенсивности светового потока. Пропорциональность максимальной кинетической энергии частоте света. Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект . Катод K м и л л и к е н Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света. При таком значении напряжения сила тока в цепи анода равна нулю. Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света. Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны. -явление испускания электронов с поверхности металла под действием света. Т.е. свет выбивает (вырывает) электроны из металла. Кварцевое окошко Фотоэлектрический эффект был открыт в 1887 году немецким физиком Г. Герцем и в 1888–1890 годах экспериментально исследован А. Г. Столетовым. Наиболее полное исследование явления фотоэффекта было выполнено Ф. Ленардом в 1900 г. т е р м о э л е м е н т Количественные закономерности фотоэффекта были установлены А.Г.Столетовым (1888—1889). Согласно закону сохранения энергии Анод А р е з е р ф о р д Стеклянный вакуумный баллон п о т р е б и т е л ь Двойной ключ для изменения полярности I 0 ν 1 = ν 2 I 0 Число фотонов N ф равно числу электронов N э . Энергия монохроматического света Следовательно, Из уравнения Эйнштейна: в ы к л ю ч а т е л ь где m - масса электрона, а υ max - максимальная скорость фотоэлектрона. Сила тока насыщения прямо пропорциональна числу электронов, выбитых светом за 1 с с поверхности катода: Электроизмерительные приборы для снятия вольтамперной характеристики Если частоту света увеличить, то при неизменном световом потоке запирающее напряжение увеличивается, а, следовательно, увеличивается и кинетическая энергия фотоэлектронов. Минимальная частота света соответствует W к =0, то или . Напряжение запирания (запирающее напряжение) Это позволяет экспериментально определить значение постоянной Планка. Такие измерения были выполнены Р. Милликеном (1914 г.) и дали хорошее согласие со значением, найденным Планком. ц е п ь с х е м а Потенциометр для регулирования напряжения А к к у м у л я т о р При следовательно выбитые электроны обладают кинетической энергией. При U U з в результате облучения электроны, выбитые из электрода, могут достигнуть противоположного электрода и создать некоторый начальный ток. 12. Си ла тока насыщения и, следовательно, число выбитых свет ом за 1 с электронов увеличивается: I нас,2 I нас,1 Значение запирающего напряжения не меняется! Т.к длина волны больше у красного цвета, то максимальную длину волны (минимальную частоту), при которой еще наблюдается фотоэффект, назвали красной границей фотоэффекта. 13. Эти формулы позволяют определить работу выхода A электронов из металла. Источник напряжения U " width="640"

                                                                            

                                                                            

12. Итальянский учёный, в честь которого названы элементы – химические источники тока.

Зависимость числа выбитых электронов от светового потока.

Влияние спектрального состава света

Столетов Александр Григорьевич (1839-1896)

Доказательство законов фотоэффекта

Анализ вольт-амперной характеристики.

Схема экспериментальной установки для изучения фотоэффекта.

Доказательство законов фотоэффекта

Красная граница фотоэффекта

Анализ вольт-амперной характеристики.

Что не могла объяснить волновая теория света:

Анализ вольт-амперной характеристики.

Доказательство законов фотоэффекта

э

л

е

к

т

р

о

н

д

и

э

л

е

к

т

р

и

к

2. Ультрафиолетовые лучи, проходящие через сетчатый положительный электрод, попадают на отрицательно заряженную цинковую пластину и выбивают из нее электроны, которые устремляются к сетке, создавая фототок, регистрируемый чувствительным гальванометром.

• Как следует из уравнения Эйнштейна, тангенс угла наклона прямой, выражающей зависимость запирающего потенциала U з от частоты ν, равен отношению постоянной Планка h к заряду электрона e:

1. Цинковую пластину, соединенную с электроскопом, заряжают отрицательно и облучают ультрафиолетовым светом. Она быстро разряжается.

Если же ее зарядить положительно, то заряд пластины не изменится.

н

е

й

т

р

о

н

• Работа выхода - это характеристика материала Она показывает, какую работу должен совершить электрон, чтобы преодолеть поверхностную разность потенциалов и выйти за пределы металла.
• Работа выхода обычно измеряется в электронвольтах ( эВ ).

Источник монохроматического света длины волны λ

Русский физик, научные работы посвящены электромагнетизму, оптике, молекулярной физике, философским вопросам науки. Впервые показал, что при увеличении намагничивающего поля, магнитная восприимчивость железа сначала возрастает, а затем падает, проходя через максимум, осуществил ряд экспериментов для определения величины отношения электромагнитных и электростатических величин, получил значение, близкое к значению скорости света (1876г.). В 1888-90г. выполнил цикл работ по исследованию явления внешнего фотоэффекта, создал первый фотоэлемент (1888г.), является основоположником количественных методов исследования фотоэффекта, изучал несамостоятельный газовый разряд, исследовал критическое состояние вещества, многое сделал для развития физики в России. В 1872г создал первую физическую лабораторию и исследовательский институт при Московском университете.

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.
• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.
• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект.
• Фотоэффект практически безынерционен, фототок возникает мгновенно после начала освещения катода при условии, что частота света ν  ν min .

• Среди металлов наименьшей работой выхода обладают щелочные металлы. Например, у натрия A = 1,9 эВ, что соответствует красной границе фотоэффекта λ кр  ≈ 680 нм.
• Поэтому соединения щелочных металлов используют для создания катодов в фотоэлементах, предназначенных для регистрации видимого света .

• Заменяя в приборе материал фотокатода, Столетов установил, что красная граница фотоэффекта является характеристикой данного вещества.
• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект.

Световой поток, падающий на фотокатод увеличивается, а его спектральный состав остается неизменным:

Ф 2 Ф 1

• При частоте ν = ν min запирающее напряжение равно нулю.
• При частоте ν ν min фотоэффект отсутствует.

Опыт Г. Герца (1888 г.):

при облучении ультрафиолетовыми лучами электродов, находящихся под высоким напряжением, разряд возникает при большем расстоянии между электродами, чем без облучения.

Начиная с некоторого значения напряжения сила тока в цепи перестает изменяться, достигнув насыщения.

• На основании закона сохранения энергии :
• Смысл уравнения Эйнштейна:

• энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии.
• энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии.

В этом уравнении: ν - частота падающего света,

m - масса электрона (фотоэлектрона),

υ - скорость электрона,

h - постоянная Планка,

A - работа выхода электронов из металла.

• Фототок насыщения пропорционален световому потоку, падающему на металл.

• Свет имеет прерывистую дискретную структуру. Электромагнитная волна состоит из отдельных порций – квантов, впоследствии названных фотонами.
• Квант поглощается электроном целиком. Энергия кванта передается электрону. (Один фотон выбивает один электрон.)
• Энергия каждого фотона определяется формулой Планка W = E = hν, где h – постоянная Планка.

или

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.

• При 

• Безынерционность фотоэффекта.

• В волновой модели: электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной постепенно накапливает энергию, и только через значительное время вылетит из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами.
• В волновой модели: электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной постепенно накапливает энергию, и только через значительное время вылетит из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами.

• Существование красной границы фотоэффекта.

• Т.к. ,

• В волновой модели: необходимую энергию можно накопить при любой энергии волны.
• В волновой модели: необходимую энергию можно накопить при любой энергии волны.

то минимальной частоте света соответствует максимальная длина волны.

• Независимость энергии фотоэлектронов от интенсивности светового потока.
• Пропорциональность максимальной кинетической энергии частоте света.

• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект .

Катод K

м

и

л

л

и

к

е

н

• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.

При таком значении напряжения сила тока в цепи анода равна нулю.

• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.

-явление испускания электронов с поверхности металла под действием света.

Т.е. свет выбивает (вырывает) электроны из металла.

Кварцевое окошко

Фотоэлектрический эффект был открыт в 1887 году немецким физиком Г. Герцем и в 1888–1890 годах экспериментально исследован А. Г. Столетовым.

Наиболее полное исследование явления фотоэффекта было выполнено Ф. Ленардом в 1900 г.

т

е

р

м

о

э

л

е

м

е

н

т

Количественные закономерности фотоэффекта были установлены А.Г.Столетовым (1888—1889).

Согласно закону сохранения энергии

Анод А

р

е

з

е

р

ф

о

р

д

• Стеклянный вакуумный баллон

п

о

т

р

е

б

и

т

е

л

ь

Двойной ключ для изменения полярности

I 0

ν 1 = ν 2

I 0

Число фотонов N ф равно числу электронов N э .

• Энергия монохроматического света
• Следовательно,

Из уравнения Эйнштейна:

в

ы

к

л

ю

ч

а

т

е

л

ь

где m - масса электрона,

а υ max - максимальная скорость фотоэлектрона.

Сила тока насыщения прямо пропорциональна числу электронов, выбитых светом за 1 с с поверхности катода:

Электроизмерительные приборы для снятия вольтамперной характеристики

• Если частоту света увеличить, то при неизменном световом потоке запирающее напряжение увеличивается, а, следовательно, увеличивается и кинетическая энергия фотоэлектронов.

Минимальная частота света соответствует W к =0,

то или .

Напряжение запирания (запирающее напряжение)

• Это позволяет экспериментально определить значение постоянной Планка. Такие измерения были выполнены Р. Милликеном (1914 г.) и дали хорошее согласие со значением, найденным Планком.

ц

е

п

ь

с

х

е

м

а

Потенциометр для регулирования напряжения

А

к

к

у

м

у

л

я

т

о

р

При

следовательно выбитые электроны обладают кинетической энергией.

При U U з в результате облучения электроны, выбитые из электрода, могут достигнуть противоположного электрода и создать некоторый начальный ток.

12.

• Си ла тока насыщения и, следовательно, число выбитых свет ом за 1 с электронов увеличивается: I нас,2 I нас,1
• Значение запирающего напряжения не меняется!

• Т.к длина волны больше у красного цвета, то максимальную длину волны (минимальную частоту), при которой еще наблюдается фотоэффект, назвали красной границей фотоэффекта.

13.

Эти формулы позволяют определить работу выхода A электронов из металла.

Источник напряжения U

Фотоэлектрический эффект был открыт в 1887 году немецким физиком Г. Герцем и в 1888–1890 годах экспериментально исследован А. Г. Столетовым.

Наиболее полное исследование явления фотоэффекта было выполнено Ф. Ленардом в 1900 г.

Опыт Г. Герца (1888 г.):

при облучении ультрафиолетовыми лучами электродов, находящихся под высоким напряжением, разряд возникает при большем расстоянии между электродами, чем без облучения.

1. Цинковую пластину, соединенную с электроскопом, заряжают отрицательно и облучают ультрафиолетовым светом. Она быстро разряжается.

Если же ее зарядить положительно, то заряд пластины не изменится.

2. Ультрафиолетовые лучи, проходящие через сетчатый положительный электрод, попадают на отрицательно заряженную цинковую пластину и выбивают из нее электроны, которые устремляются к сетке, создавая фототок, регистрируемый чувствительным гальванометром.

-явление испускания электронов с поверхности металла под действием света.

Т.е. свет выбивает (вырывает) электроны из металла.

Столетов Александр Григорьевич (1839-1896)

Русский физик, научные работы посвящены электромагнетизму, оптике, молекулярной физике, философским вопросам науки. Впервые показал, что при увеличении намагничивающего поля, магнитная восприимчивость железа сначала возрастает, а затем падает, проходя через максимум, осуществил ряд экспериментов для определения величины отношения электромагнитных и электростатических величин, получил значение, близкое к значению скорости света (1876г.). В 1888-90г. выполнил цикл работ по исследованию явления внешнего фотоэффекта, создал первый фотоэлемент (1888г.), является основоположником количественных методов исследования фотоэффекта, изучал несамостоятельный газовый разряд, исследовал критическое состояние вещества, многое сделал для развития физики в России. В 1872г создал первую физическую лабораторию и исследовательский институт при Московском университете.

Количественные закономерности фотоэффекта были установлены А.Г.Столетовым (1888—1889).

Схема экспериментальной установки для изучения фотоэффекта.

Источник монохроматического света длины волны λ

Катод K

Кварцевое окошко

Анод А

• Стеклянный вакуумный баллон

Двойной ключ для изменения полярности

Электроизмерительные приборы для снятия вольтамперной характеристики

Потенциометр для регулирования напряжения

Источник напряжения U

Анализ вольт-амперной характеристики.

Начиная с некоторого значения напряжения сила тока в цепи перестает изменяться, достигнув насыщения.

I 0

Сила тока насыщения прямо пропорциональна числу электронов, выбитых светом за 1 с с поверхности катода:

При

следовательно выбитые электроны обладают кинетической энергией.

U з в результате облучения электроны, выбитые из электрода, могут достигнуть противоположного электрода и создать некоторый начальный ток. " width="640"

Анализ вольт-амперной характеристики.

При таком значении напряжения сила тока в цепи анода равна нулю.

I 0

Напряжение запирания (запирающее напряжение)

При U U з в результате облучения электроны, выбитые из электрода, могут достигнуть противоположного электрода и создать некоторый начальный ток.

Анализ вольт-амперной характеристики.

Согласно закону сохранения энергии

где m - масса электрона,

а υ max - максимальная скорость фотоэлектрона.

Ф 1 ν 1 = ν 2 Си ла тока насыщения и, следовательно, число выбитых свет ом за 1 с электронов увеличивается: I нас,2 I нас,1 Значение запирающего напряжения не меняется! " width="640"

                                                                            

                                                                            

Зависимость числа выбитых электронов от светового потока.

Световой поток, падающий на фотокатод увеличивается, а его спектральный состав остается неизменным:

Ф 2 Ф 1

ν 1 = ν 2

• Си ла тока насыщения и, следовательно, число выбитых свет ом за 1 с электронов увеличивается: I нас,2 I нас,1
• Значение запирающего напряжения не меняется!

• Фототок насыщения пропорционален световому потоку, падающему на металл.

или

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.

Влияние спектрального состава света

• При частоте ν = ν min запирающее напряжение равно нулю.
• При частоте ν ν min фотоэффект отсутствует.

• Если частоту света увеличить, то при неизменном световом потоке запирающее напряжение увеличивается, а, следовательно, увеличивается и кинетическая энергия фотоэлектронов.

• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.

Красная граница фотоэффекта

• При 

• Т.к. ,

то минимальной частоте света соответствует максимальная длина волны.

• Т.к длина волны больше у красного цвета, то максимальную длину волны (минимальную частоту), при которой еще наблюдается фотоэффект, назвали красной границей фотоэффекта.

• Заменяя в приборе материал фотокатода, Столетов установил, что красная граница фотоэффекта является характеристикой данного вещества.
• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект.

 ν min . " width="640"

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.
• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.
• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект.
• Фотоэффект практически безынерционен, фототок возникает мгновенно после начала освещения катода при условии, что частота света ν  ν min .

Что не могла объяснить волновая теория света:

• Безынерционность фотоэффекта.

• В волновой модели: электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной постепенно накапливает энергию, и только через значительное время вылетит из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами.
• В волновой модели: электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной постепенно накапливает энергию, и только через значительное время вылетит из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами.

• Существование красной границы фотоэффекта.

• В волновой модели: необходимую энергию можно накопить при любой энергии волны.
• В волновой модели: необходимую энергию можно накопить при любой энергии волны.

• Независимость энергии фотоэлектронов от интенсивности светового потока.
• Пропорциональность максимальной кинетической энергии частоте света.

• Свет имеет прерывистую дискретную структуру. Электромагнитная волна состоит из отдельных порций – квантов, впоследствии названных фотонами.
• Квант поглощается электроном целиком. Энергия кванта передается электрону. (Один фотон выбивает один электрон.)
• Энергия каждого фотона определяется формулой Планка W = E = hν, где h – постоянная Планка.

• На основании закона сохранения энергии :
• Смысл уравнения Эйнштейна:

• энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии.
• энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии.

В этом уравнении: ν - частота падающего света,

m - масса электрона (фотоэлектрона),

υ - скорость электрона,

h - постоянная Планка,

A - работа выхода электронов из металла.

• Работа выхода - это характеристика материала Она показывает, какую работу должен совершить электрон, чтобы преодолеть поверхностную разность потенциалов и выйти за пределы металла.
• Работа выхода обычно измеряется в электронвольтах ( эВ ).

Доказательство законов фотоэффекта

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.

Число фотонов N ф равно числу электронов N э .

• Энергия монохроматического света
• Следовательно,

Доказательство законов фотоэффекта

• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.

Из уравнения Эйнштейна:

Доказательство законов фотоэффекта

• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект .

Минимальная частота света соответствует W к =0,

то или .

Эти формулы позволяют определить работу выхода A электронов из металла.

• Среди металлов наименьшей работой выхода обладают щелочные металлы. Например, у натрия A = 1,9 эВ, что соответствует красной границе фотоэффекта λ кр  ≈ 680 нм.
• Поэтому соединения щелочных металлов используют для создания катодов в фотоэлементах, предназначенных для регистрации видимого света .

• Как следует из уравнения Эйнштейна, тангенс угла наклона прямой, выражающей зависимость запирающего потенциала U з от частоты ν, равен отношению постоянной Планка h к заряду электрона e:

• Это позволяет экспериментально определить значение постоянной Планка. Такие измерения были выполнены Р. Милликеном (1914 г.) и дали хорошее согласие со значением, найденным Планком.

 ν min . Световой поток, падающий на фотокатод увеличивается, а его спектральный состав остается неизменным: Ф 2 Ф 1 Заменяя в приборе материал фотокатода, Столетов установил, что красная граница фотоэффекта является характеристикой данного вещества. Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект. При частоте ν = ν min запирающее напряжение равно нулю. При частоте ν ν min фотоэффект отсутствует. Начиная с некоторого значения напряжения сила тока в цепи перестает изменяться, достигнув насыщения. На основании закона сохранения энергии : Смысл уравнения Эйнштейна: Опыт Г. Герца (1888 г.): при облучении ультрафиолетовыми лучами электродов, находящихся под высоким напряжением, разряд возникает при большем расстоянии между электродами, чем без облучения. энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии. энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии. В этом уравнении: ν - частота падающего света, m - масса электрона (фотоэлектрона), υ - скорость электрона, h - постоянная Планка, A - работа выхода электронов из металла. Фототок насыщения пропорционален световому потоку, падающему на металл. Свет имеет прерывистую дискретную структуру. Электромагнитная волна состоит из отдельных порций – квантов, впоследствии названных фотонами. Квант поглощается электроном целиком. Энергия кванта передается электрону. (Один фотон выбивает один электрон.) Энергия каждого фотона определяется формулой Планка W = E = hν, где h – постоянная Планка. или Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны. При  Безынерционность фотоэффекта. В волновой модели: электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной постепенно накапливает энергию, и только через значительное время вылетит из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами. В волновой модели: электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной постепенно накапливает энергию, и только через значительное время вылетит из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами. Т.к. , Существование красной границы фотоэффекта. В волновой модели: необходимую энергию можно накопить при любой энергии волны. В волновой модели: необходимую энергию можно накопить при любой энергии волны. то минимальной частоте света соответствует максимальная длина волны. Независимость энергии фотоэлектронов от интенсивности светового потока. Пропорциональность максимальной кинетической энергии частоте света. Катод K Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект . м и л л и к е н При таком значении напряжения сила тока в цепи анода равна нулю. Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света. Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны. Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света. -явление испускания электронов с поверхности металла под действием света. Т.е. свет выбивает (вырывает) электроны из металла. Кварцевое окошко Фотоэлектрический эффект был открыт в 1887 году немецким физиком Г. Герцем и в 1888–1890 годах экспериментально исследован А. Г. Столетовым. Наиболее полное исследование явления фотоэффекта было выполнено Ф. Ленардом в 1900 г. т е р м о э л е м е н т Количественные закономерности фотоэффекта были установлены А.Г.Столетовым (1888—1889). Согласно закону сохранения энергии Анод А р е з е р ф о р д Стеклянный вакуумный баллон п о т р е б и т е л ь Двойной ключ для изменения полярности I 0 ν 1 = ν 2 I 0 Число фотонов N ф равно числу электронов N э . Энергия монохроматического света Следовательно, Из уравнения Эйнштейна: в ы к л ю ч а т е л ь Сила тока насыщения прямо пропорциональна числу электронов, выбитых светом за 1 с с поверхности катода: где m - масса электрона, а υ max - максимальная скорость фотоэлектрона. Электроизмерительные приборы для снятия вольтамперной характеристики Если частоту света увеличить, то при неизменном световом потоке запирающее напряжение увеличивается, а, следовательно, увеличивается и кинетическая энергия фотоэлектронов. Минимальная частота света соответствует W к =0, то или . Напряжение запирания (запирающее напряжение) Это позволяет экспериментально определить значение постоянной Планка. Такие измерения были выполнены Р. Милликеном (1914 г.) и дали хорошее согласие со значением, найденным Планком. ц е п ь с х е м а Потенциометр для регулирования напряжения А к к у м у л я т о р При следовательно выбитые электроны обладают кинетической энергией. При U U з в результате облучения электроны, выбитые из электрода, могут достигнуть противоположного электрода и создать некоторый начальный ток. г а л ь в а н и Си ла тока насыщения и, следовательно, число выбитых свет ом за 1 с электронов увеличивается: I нас,2 I нас,1 Значение запирающего напряжения не меняется! Т.к длина волны больше у красного цвета, то максимальную длину волны (минимальную частоту), при которой еще наблюдается фотоэффект, назвали красной границей фотоэффекта. 13. Эти формулы позволяют определить работу выхода A электронов из металла. Источник напряжения U " width="640"

                                                                            

                                                                            

13. Физик, опытным путём доказавший, что заряд имеет предел делимости, то есть дискретность заряда.

Анализ вольт-амперной характеристики.

Доказательство законов фотоэффекта

Анализ вольт-амперной характеристики.

Зависимость числа выбитых электронов от светового потока.

Схема экспериментальной установки для изучения фотоэффекта.

Влияние спектрального состава света

Столетов Александр Григорьевич (1839-1896)

Красная граница фотоэффекта

Что не могла объяснить волновая теория света:

Анализ вольт-амперной характеристики.

Доказательство законов фотоэффекта

Доказательство законов фотоэффекта

э

л

е

к

т

р

о

н

д

и

э

л

е

к

т

р

и

к

2. Ультрафиолетовые лучи, проходящие через сетчатый положительный электрод, попадают на отрицательно заряженную цинковую пластину и выбивают из нее электроны, которые устремляются к сетке, создавая фототок, регистрируемый чувствительным гальванометром.

• Как следует из уравнения Эйнштейна, тангенс угла наклона прямой, выражающей зависимость запирающего потенциала U з от частоты ν, равен отношению постоянной Планка h к заряду электрона e:

1. Цинковую пластину, соединенную с электроскопом, заряжают отрицательно и облучают ультрафиолетовым светом. Она быстро разряжается.

Если же ее зарядить положительно, то заряд пластины не изменится.

н

е

й

т

р

о

н

• Работа выхода - это характеристика материала Она показывает, какую работу должен совершить электрон, чтобы преодолеть поверхностную разность потенциалов и выйти за пределы металла.
• Работа выхода обычно измеряется в электронвольтах ( эВ ).

Источник монохроматического света длины волны λ

Русский физик, научные работы посвящены электромагнетизму, оптике, молекулярной физике, философским вопросам науки. Впервые показал, что при увеличении намагничивающего поля, магнитная восприимчивость железа сначала возрастает, а затем падает, проходя через максимум, осуществил ряд экспериментов для определения величины отношения электромагнитных и электростатических величин, получил значение, близкое к значению скорости света (1876г.). В 1888-90г. выполнил цикл работ по исследованию явления внешнего фотоэффекта, создал первый фотоэлемент (1888г.), является основоположником количественных методов исследования фотоэффекта, изучал несамостоятельный газовый разряд, исследовал критическое состояние вещества, многое сделал для развития физики в России. В 1872г создал первую физическую лабораторию и исследовательский институт при Московском университете.

• Среди металлов наименьшей работой выхода обладают щелочные металлы. Например, у натрия A = 1,9 эВ, что соответствует красной границе фотоэффекта λ кр  ≈ 680 нм.
• Поэтому соединения щелочных металлов используют для создания катодов в фотоэлементах, предназначенных для регистрации видимого света .

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.
• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.
• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект.
• Фотоэффект практически безынерционен, фототок возникает мгновенно после начала освещения катода при условии, что частота света ν  ν min .

Световой поток, падающий на фотокатод увеличивается, а его спектральный состав остается неизменным:

Ф 2 Ф 1

• Заменяя в приборе материал фотокатода, Столетов установил, что красная граница фотоэффекта является характеристикой данного вещества.
• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект.

• При частоте ν = ν min запирающее напряжение равно нулю.
• При частоте ν ν min фотоэффект отсутствует.

Начиная с некоторого значения напряжения сила тока в цепи перестает изменяться, достигнув насыщения.

• На основании закона сохранения энергии :
• Смысл уравнения Эйнштейна:

Опыт Г. Герца (1888 г.):

при облучении ультрафиолетовыми лучами электродов, находящихся под высоким напряжением, разряд возникает при большем расстоянии между электродами, чем без облучения.

• энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии.
• энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии.

В этом уравнении: ν - частота падающего света,

m - масса электрона (фотоэлектрона),

υ - скорость электрона,

h - постоянная Планка,

A - работа выхода электронов из металла.

• Фототок насыщения пропорционален световому потоку, падающему на металл.

• Свет имеет прерывистую дискретную структуру. Электромагнитная волна состоит из отдельных порций – квантов, впоследствии названных фотонами.
• Квант поглощается электроном целиком. Энергия кванта передается электрону. (Один фотон выбивает один электрон.)
• Энергия каждого фотона определяется формулой Планка W = E = hν, где h – постоянная Планка.

или

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.

• При 

• Безынерционность фотоэффекта.

• В волновой модели: электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной постепенно накапливает энергию, и только через значительное время вылетит из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами.
• В волновой модели: электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной постепенно накапливает энергию, и только через значительное время вылетит из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами.

• Т.к. ,

• Существование красной границы фотоэффекта.

• В волновой модели: необходимую энергию можно накопить при любой энергии волны.
• В волновой модели: необходимую энергию можно накопить при любой энергии волны.

то минимальной частоте света соответствует максимальная длина волны.

• Независимость энергии фотоэлектронов от интенсивности светового потока.
• Пропорциональность максимальной кинетической энергии частоте света.

Катод K

• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект .

м

и

л

л

и

к

е

н

При таком значении напряжения сила тока в цепи анода равна нулю.

• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.

• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.

-явление испускания электронов с поверхности металла под действием света.

Т.е. свет выбивает (вырывает) электроны из металла.

Кварцевое окошко

Фотоэлектрический эффект был открыт в 1887 году немецким физиком Г. Герцем и в 1888–1890 годах экспериментально исследован А. Г. Столетовым.

Наиболее полное исследование явления фотоэффекта было выполнено Ф. Ленардом в 1900 г.

т

е

р

м

о

э

л

е

м

е

н

т

Количественные закономерности фотоэффекта были установлены А.Г.Столетовым (1888—1889).

Согласно закону сохранения энергии

Анод А

р

е

з

е

р

ф

о

р

д

• Стеклянный вакуумный баллон

п

о

т

р

е

б

и

т

е

л

ь

Двойной ключ для изменения полярности

I 0

ν 1 = ν 2

I 0

Число фотонов N ф равно числу электронов N э .

• Энергия монохроматического света
• Следовательно,

Из уравнения Эйнштейна:

в

ы

к

л

ю

ч

а

т

е

л

ь

Сила тока насыщения прямо пропорциональна числу электронов, выбитых светом за 1 с с поверхности катода:

где m - масса электрона,

а υ max - максимальная скорость фотоэлектрона.

Электроизмерительные приборы для снятия вольтамперной характеристики

• Если частоту света увеличить, то при неизменном световом потоке запирающее напряжение увеличивается, а, следовательно, увеличивается и кинетическая энергия фотоэлектронов.

Минимальная частота света соответствует W к =0,

то или .

Напряжение запирания (запирающее напряжение)

• Это позволяет экспериментально определить значение постоянной Планка. Такие измерения были выполнены Р. Милликеном (1914 г.) и дали хорошее согласие со значением, найденным Планком.

ц

е

п

ь

с

х

е

м

а

Потенциометр для регулирования напряжения

А

к

к

у

м

у

л

я

т

о

р

При

следовательно выбитые электроны обладают кинетической энергией.

При U U з в результате облучения электроны, выбитые из электрода, могут достигнуть противоположного электрода и создать некоторый начальный ток.

г

а

л

ь

в

а

н

и

• Си ла тока насыщения и, следовательно, число выбитых свет ом за 1 с электронов увеличивается: I нас,2 I нас,1
• Значение запирающего напряжения не меняется!

• Т.к длина волны больше у красного цвета, то максимальную длину волны (минимальную частоту), при которой еще наблюдается фотоэффект, назвали красной границей фотоэффекта.

13.

Эти формулы позволяют определить работу выхода A электронов из металла.

Источник напряжения U

Фотоэлектрический эффект был открыт в 1887 году немецким физиком Г. Герцем и в 1888–1890 годах экспериментально исследован А. Г. Столетовым.

Наиболее полное исследование явления фотоэффекта было выполнено Ф. Ленардом в 1900 г.

Опыт Г. Герца (1888 г.):

при облучении ультрафиолетовыми лучами электродов, находящихся под высоким напряжением, разряд возникает при большем расстоянии между электродами, чем без облучения.

1. Цинковую пластину, соединенную с электроскопом, заряжают отрицательно и облучают ультрафиолетовым светом. Она быстро разряжается.

Если же ее зарядить положительно, то заряд пластины не изменится.

2. Ультрафиолетовые лучи, проходящие через сетчатый положительный электрод, попадают на отрицательно заряженную цинковую пластину и выбивают из нее электроны, которые устремляются к сетке, создавая фототок, регистрируемый чувствительным гальванометром.

-явление испускания электронов с поверхности металла под действием света.

Т.е. свет выбивает (вырывает) электроны из металла.

Столетов Александр Григорьевич (1839-1896)

Русский физик, научные работы посвящены электромагнетизму, оптике, молекулярной физике, философским вопросам науки. Впервые показал, что при увеличении намагничивающего поля, магнитная восприимчивость железа сначала возрастает, а затем падает, проходя через максимум, осуществил ряд экспериментов для определения величины отношения электромагнитных и электростатических величин, получил значение, близкое к значению скорости света (1876г.). В 1888-90г. выполнил цикл работ по исследованию явления внешнего фотоэффекта, создал первый фотоэлемент (1888г.), является основоположником количественных методов исследования фотоэффекта, изучал несамостоятельный газовый разряд, исследовал критическое состояние вещества, многое сделал для развития физики в России. В 1872г создал первую физическую лабораторию и исследовательский институт при Московском университете.

Количественные закономерности фотоэффекта были установлены А.Г.Столетовым (1888—1889).

Схема экспериментальной установки для изучения фотоэффекта.

Источник монохроматического света длины волны λ

Катод K

Кварцевое окошко

Анод А

• Стеклянный вакуумный баллон

Двойной ключ для изменения полярности

Электроизмерительные приборы для снятия вольтамперной характеристики

Потенциометр для регулирования напряжения

Источник напряжения U

Анализ вольт-амперной характеристики.

Начиная с некоторого значения напряжения сила тока в цепи перестает изменяться, достигнув насыщения.

I 0

Сила тока насыщения прямо пропорциональна числу электронов, выбитых светом за 1 с с поверхности катода:

При

следовательно выбитые электроны обладают кинетической энергией.

U з в результате облучения электроны, выбитые из электрода, могут достигнуть противоположного электрода и создать некоторый начальный ток. " width="640"

Анализ вольт-амперной характеристики.

При таком значении напряжения сила тока в цепи анода равна нулю.

I 0

Напряжение запирания (запирающее напряжение)

При U U з в результате облучения электроны, выбитые из электрода, могут достигнуть противоположного электрода и создать некоторый начальный ток.

Анализ вольт-амперной характеристики.

Согласно закону сохранения энергии

где m - масса электрона,

а υ max - максимальная скорость фотоэлектрона.

Ф 1 ν 1 = ν 2 Си ла тока насыщения и, следовательно, число выбитых свет ом за 1 с электронов увеличивается: I нас,2 I нас,1 Значение запирающего напряжения не меняется! " width="640"

                                                                            

                                                                            

Зависимость числа выбитых электронов от светового потока.

Световой поток, падающий на фотокатод увеличивается, а его спектральный состав остается неизменным:

Ф 2 Ф 1

ν 1 = ν 2

• Си ла тока насыщения и, следовательно, число выбитых свет ом за 1 с электронов увеличивается: I нас,2 I нас,1
• Значение запирающего напряжения не меняется!

• Фототок насыщения пропорционален световому потоку, падающему на металл.

или

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.

Влияние спектрального состава света

• При частоте ν = ν min запирающее напряжение равно нулю.
• При частоте ν ν min фотоэффект отсутствует.

• Если частоту света увеличить, то при неизменном световом потоке запирающее напряжение увеличивается, а, следовательно, увеличивается и кинетическая энергия фотоэлектронов.

• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.

Красная граница фотоэффекта

• При 

• Т.к. ,

то минимальной частоте света соответствует максимальная длина волны.

• Т.к длина волны больше у красного цвета, то максимальную длину волны (минимальную частоту), при которой еще наблюдается фотоэффект, назвали красной границей фотоэффекта.

• Заменяя в приборе материал фотокатода, Столетов установил, что красная граница фотоэффекта является характеристикой данного вещества.
• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект.

 ν min . " width="640"

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.
• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.
• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект.
• Фотоэффект практически безынерционен, фототок возникает мгновенно после начала освещения катода при условии, что частота света ν  ν min .

Что не могла объяснить волновая теория света:

• Безынерционность фотоэффекта.

• В волновой модели: электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной постепенно накапливает энергию, и только через значительное время вылетит из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами.
• В волновой модели: электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной постепенно накапливает энергию, и только через значительное время вылетит из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами.

• Существование красной границы фотоэффекта.

• В волновой модели: необходимую энергию можно накопить при любой энергии волны.
• В волновой модели: необходимую энергию можно накопить при любой энергии волны.

• Независимость энергии фотоэлектронов от интенсивности светового потока.
• Пропорциональность максимальной кинетической энергии частоте света.

• Свет имеет прерывистую дискретную структуру. Электромагнитная волна состоит из отдельных порций – квантов, впоследствии названных фотонами.
• Квант поглощается электроном целиком. Энергия кванта передается электрону. (Один фотон выбивает один электрон.)
• Энергия каждого фотона определяется формулой Планка W = E = hν, где h – постоянная Планка.

• На основании закона сохранения энергии :
• Смысл уравнения Эйнштейна:

• энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии.
• энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии.

В этом уравнении: ν - частота падающего света,

m - масса электрона (фотоэлектрона),

υ - скорость электрона,

h - постоянная Планка,

A - работа выхода электронов из металла.

• Работа выхода - это характеристика материала Она показывает, какую работу должен совершить электрон, чтобы преодолеть поверхностную разность потенциалов и выйти за пределы металла.
• Работа выхода обычно измеряется в электронвольтах ( эВ ).

Доказательство законов фотоэффекта

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.

Число фотонов N ф равно числу электронов N э .

• Энергия монохроматического света
• Следовательно,

Доказательство законов фотоэффекта

• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.

Из уравнения Эйнштейна:

Доказательство законов фотоэффекта

• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект .

Минимальная частота света соответствует W к =0,

то или .

Эти формулы позволяют определить работу выхода A электронов из металла.

• Среди металлов наименьшей работой выхода обладают щелочные металлы. Например, у натрия A = 1,9 эВ, что соответствует красной границе фотоэффекта λ кр  ≈ 680 нм.
• Поэтому соединения щелочных металлов используют для создания катодов в фотоэлементах, предназначенных для регистрации видимого света .

• Как следует из уравнения Эйнштейна, тангенс угла наклона прямой, выражающей зависимость запирающего потенциала U з от частоты ν, равен отношению постоянной Планка h к заряду электрона e:

• Это позволяет экспериментально определить значение постоянной Планка. Такие измерения были выполнены Р. Милликеном (1914 г.) и дали хорошее согласие со значением, найденным Планком.

 ν min . Среди металлов наименьшей работой выхода обладают щелочные металлы. Например, у натрия A = 1,9 эВ, что соответствует красной границе фотоэффекта λ кр  ≈ 680 нм. Поэтому соединения щелочных металлов используют для создания катодов в фотоэлементах, предназначенных для регистрации видимого света . Заменяя в приборе материал фотокатода, Столетов установил, что красная граница фотоэффекта является характеристикой данного вещества. Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект. Заменяя в приборе материал фотокатода, Столетов установил, что красная граница фотоэффекта является характеристикой данного вещества. Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект. Световой поток, падающий на фотокатод увеличивается, а его спектральный состав остается неизменным: Ф 2 Ф 1 Среди металлов наименьшей работой выхода обладают щелочные металлы. Например, у натрия A = 1,9 эВ, что соответствует красной границе фотоэффекта λ кр  ≈ 680 нм. Поэтому соединения щелочных металлов используют для создания катодов в фотоэлементах, предназначенных для регистрации видимого света . Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны. Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света. Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект. Фотоэффект практически безынерционен, фототок возникает мгновенно после начала освещения катода при условии, что частота света ν  ν min . Световой поток, падающий на фотокатод увеличивается, а его спектральный состав остается неизменным: Ф 2 Ф 1 Опыт Г. Герца (1888 г.): при облучении ультрафиолетовыми лучами электродов, находящихся под высоким напряжением, разряд возникает при большем расстоянии между электродами, чем без облучения. При частоте ν = ν min запирающее напряжение равно нулю. При частоте ν ν min фотоэффект отсутствует. На основании закона сохранения энергии : Смысл уравнения Эйнштейна: На основании закона сохранения энергии : Смысл уравнения Эйнштейна: Начиная с некоторого значения напряжения сила тока в цепи перестает изменяться, достигнув насыщения. При частоте ν = ν min запирающее напряжение равно нулю. При частоте ν ν min фотоэффект отсутствует. Начиная с некоторого значения напряжения сила тока в цепи перестает изменяться, достигнув насыщения. Опыт Г. Герца (1888 г.): при облучении ультрафиолетовыми лучами электродов, находящихся под высоким напряжением, разряд возникает при большем расстоянии между электродами, чем без облучения. энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии. энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии. энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии. энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии. В этом уравнении: ν - частота падающего света, m - масса электрона (фотоэлектрона), υ - скорость электрона, h - постоянная Планка, A - работа выхода электронов из металла. В этом уравнении: ν - частота падающего света, m - масса электрона (фотоэлектрона), υ - скорость электрона, h - постоянная Планка, A - работа выхода электронов из металла. Фототок насыщения пропорционален световому потоку, падающему на металл. Фототок насыщения пропорционален световому потоку, падающему на металл. Свет имеет прерывистую дискретную структуру. Электромагнитная волна состоит из отдельных порций – квантов, впоследствии названных фотонами. Квант поглощается электроном целиком. Энергия кванта передается электрону. (Один фотон выбивает один электрон.) Энергия каждого фотона определяется формулой Планка W = E = hν, где h – постоянная Планка. Свет имеет прерывистую дискретную структуру. Электромагнитная волна состоит из отдельных порций – квантов, впоследствии названных фотонами. Квант поглощается электроном целиком. Энергия кванта передается электрону. (Один фотон выбивает один электрон.) Энергия каждого фотона определяется формулой Планка W = E = hν, где h – постоянная Планка. или или Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны. Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны. При  Безынерционность фотоэффекта. При  Безынерционность фотоэффекта. В волновой модели: электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной постепенно накапливает энергию, и только через значительное время вылетит из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами. В волновой модели: электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной постепенно накапливает энергию, и только через значительное время вылетит из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами. В волновой модели: электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной постепенно накапливает энергию, и только через значительное время вылетит из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами. В волновой модели: электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной постепенно накапливает энергию, и только через значительное время вылетит из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами. Существование красной границы фотоэффекта. Существование красной границы фотоэффекта. Т.к. , Т.к. , В волновой модели: необходимую энергию можно накопить при любой энергии волны. В волновой модели: необходимую энергию можно накопить при любой энергии волны. то минимальной частоте света соответствует максимальная длина волны. В волновой модели: необходимую энергию можно накопить при любой энергии волны. В волновой модели: необходимую энергию можно накопить при любой энергии волны. то минимальной частоте света соответствует максимальная длина волны. Независимость энергии фотоэлектронов от интенсивности светового потока. Пропорциональность максимальной кинетической энергии частоте света. Независимость энергии фотоэлектронов от интенсивности светового потока. Пропорциональность максимальной кинетической энергии частоте света. Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект . Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект . Катод K Катод K м и л л и к е н Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света. Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света. При таком значении напряжения сила тока в цепи анода равна нулю. При таком значении напряжения сила тока в цепи анода равна нулю. Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света. Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света. Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны. Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны. -явление испускания электронов с поверхности металла под действием света. Т.е. свет выбивает (вырывает) электроны из металла. -явление испускания электронов с поверхности металла под действием света. Т.е. свет выбивает (вырывает) электроны из металла. Кварцевое окошко Кварцевое окошко Фотоэлектрический эффект был открыт в 1887 году немецким физиком Г. Герцем и в 1888–1890 годах экспериментально исследован А. Г. Столетовым. Наиболее полное исследование явления фотоэффекта было выполнено Ф. Ленардом в 1900 г. Фотоэлектрический эффект был открыт в 1887 году немецким физиком Г. Герцем и в 1888–1890 годах экспериментально исследован А. Г. Столетовым. Наиболее полное исследование явления фотоэффекта было выполнено Ф. Ленардом в 1900 г. т е р м о э л е м е н т Количественные закономерности фотоэффекта были установлены А.Г.Столетовым (1888—1889). Количественные закономерности фотоэффекта были установлены А.Г.Столетовым (1888—1889). Согласно закону сохранения энергии Согласно закону сохранения энергии Анод А Анод А р е з е р ф о р д Стеклянный вакуумный баллон Стеклянный вакуумный баллон п о т р е б и т е л ь Двойной ключ для изменения полярности Двойной ключ для изменения полярности I 0 I 0 ν 1 = ν 2 ν 1 = ν 2 I 0 I 0 Число фотонов N ф равно числу электронов N э . Число фотонов N ф равно числу электронов N э . Энергия монохроматического света Следовательно, Энергия монохроматического света Следовательно, Из уравнения Эйнштейна: Из уравнения Эйнштейна: в ы к л ю ч а т е л ь Сила тока насыщения прямо пропорциональна числу электронов, выбитых светом за 1 с с поверхности катода: где m - масса электрона, а υ max - максимальная скорость фотоэлектрона. Сила тока насыщения прямо пропорциональна числу электронов, выбитых светом за 1 с с поверхности катода: где m - масса электрона, а υ max - максимальная скорость фотоэлектрона. Электроизмерительные приборы для снятия вольтамперной характеристики Если частоту света увеличить, то при неизменном световом потоке запирающее напряжение увеличивается, а, следовательно, увеличивается и кинетическая энергия фотоэлектронов. Электроизмерительные приборы для снятия вольтамперной характеристики Если частоту света увеличить, то при неизменном световом потоке запирающее напряжение увеличивается, а, следовательно, увеличивается и кинетическая энергия фотоэлектронов. Минимальная частота света соответствует W к =0, то или . Минимальная частота света соответствует W к =0, то или . Напряжение запирания (запирающее напряжение) Напряжение запирания (запирающее напряжение) Это позволяет экспериментально определить значение постоянной Планка. Такие измерения были выполнены Р. Милликеном (1914 г.) и дали хорошее согласие со значением, найденным Планком. Это позволяет экспериментально определить значение постоянной Планка. Такие измерения были выполнены Р. Милликеном (1914 г.) и дали хорошее согласие со значением, найденным Планком. ц е п ь с х е м а Потенциометр для регулирования напряжения Потенциометр для регулирования напряжения а к к у м у л я т о р При следовательно выбитые электроны обладают кинетической энергией. При следовательно выбитые электроны обладают кинетической энергией. При U U з в результате облучения электроны, выбитые из электрода, могут достигнуть противоположного электрода и создать некоторый начальный ток. При U U з в результате облучения электроны, выбитые из электрода, могут достигнуть противоположного электрода и создать некоторый начальный ток. г а л ь в а н и Си ла тока насыщения и, следовательно, число выбитых свет ом за 1 с электронов увеличивается: I нас,2 I нас,1 Значение запирающего напряжения не меняется! Си ла тока насыщения и, следовательно, число выбитых свет ом за 1 с электронов увеличивается: I нас,2 I нас,1 Значение запирающего напряжения не меняется! Т.к длина волны больше у красного цвета, то максимальную длину волны (минимальную частоту), при которой еще наблюдается фотоэффект, назвали красной границей фотоэффекта. Т.к длина волны больше у красного цвета, то максимальную длину волны (минимальную частоту), при которой еще наблюдается фотоэффект, назвали красной границей фотоэффекта. и о ф ф е Эти формулы позволяют определить работу выхода A электронов из металла. Эти формулы позволяют определить работу выхода A электронов из металла. Источник напряжения U Источник напряжения U " width="640"

                                                                            

                                                                            

                                                                            

                                                                            

Зависимость числа выбитых электронов от светового потока.

Анализ вольт-амперной характеристики.

Анализ вольт-амперной характеристики.

Доказательство законов фотоэффекта

Доказательство законов фотоэффекта

Анализ вольт-амперной характеристики.

Красная граница фотоэффекта

Анализ вольт-амперной характеристики.

Анализ вольт-амперной характеристики.

Зависимость числа выбитых электронов от светового потока.

Схема экспериментальной установки для изучения фотоэффекта.

Схема экспериментальной установки для изучения фотоэффекта.

Что не могла объяснить волновая теория света:

Столетов Александр Григорьевич (1839-1896)

Влияние спектрального состава света

Доказательство законов фотоэффекта

Анализ вольт-амперной характеристики.

Влияние спектрального состава света

Красная граница фотоэффекта

Доказательство законов фотоэффекта

Доказательство законов фотоэффекта

Что не могла объяснить волновая теория света:

Столетов Александр Григорьевич (1839-1896)

Доказательство законов фотоэффекта

э

л

е

к

т

р

о

н

д

и

э

л

е

к

т

р

и

к

2. Ультрафиолетовые лучи, проходящие через сетчатый положительный электрод, попадают на отрицательно заряженную цинковую пластину и выбивают из нее электроны, которые устремляются к сетке, создавая фототок, регистрируемый чувствительным гальванометром.

2. Ультрафиолетовые лучи, проходящие через сетчатый положительный электрод, попадают на отрицательно заряженную цинковую пластину и выбивают из нее электроны, которые устремляются к сетке, создавая фототок, регистрируемый чувствительным гальванометром.

• Как следует из уравнения Эйнштейна, тангенс угла наклона прямой, выражающей зависимость запирающего потенциала U з от частоты ν, равен отношению постоянной Планка h к заряду электрона e:

• Как следует из уравнения Эйнштейна, тангенс угла наклона прямой, выражающей зависимость запирающего потенциала U з от частоты ν, равен отношению постоянной Планка h к заряду электрона e:

1. Цинковую пластину, соединенную с электроскопом, заряжают отрицательно и облучают ультрафиолетовым светом. Она быстро разряжается.

Если же ее зарядить положительно, то заряд пластины не изменится.

1. Цинковую пластину, соединенную с электроскопом, заряжают отрицательно и облучают ультрафиолетовым светом. Она быстро разряжается.

Если же ее зарядить положительно, то заряд пластины не изменится.

н

е

й

т

р

о

н

• Работа выхода - это характеристика материала Она показывает, какую работу должен совершить электрон, чтобы преодолеть поверхностную разность потенциалов и выйти за пределы металла.
• Работа выхода обычно измеряется в электронвольтах ( эВ ).

• Работа выхода - это характеристика материала Она показывает, какую работу должен совершить электрон, чтобы преодолеть поверхностную разность потенциалов и выйти за пределы металла.
• Работа выхода обычно измеряется в электронвольтах ( эВ ).

Источник монохроматического света длины волны λ

Источник монохроматического света длины волны λ

Русский физик, научные работы посвящены электромагнетизму, оптике, молекулярной физике, философским вопросам науки. Впервые показал, что при увеличении намагничивающего поля, магнитная восприимчивость железа сначала возрастает, а затем падает, проходя через максимум, осуществил ряд экспериментов для определения величины отношения электромагнитных и электростатических величин, получил значение, близкое к значению скорости света (1876г.). В 1888-90г. выполнил цикл работ по исследованию явления внешнего фотоэффекта, создал первый фотоэлемент (1888г.), является основоположником количественных методов исследования фотоэффекта, изучал несамостоятельный газовый разряд, исследовал критическое состояние вещества, многое сделал для развития физики в России. В 1872г создал первую физическую лабораторию и исследовательский институт при Московском университете.

Русский физик, научные работы посвящены электромагнетизму, оптике, молекулярной физике, философским вопросам науки. Впервые показал, что при увеличении намагничивающего поля, магнитная восприимчивость железа сначала возрастает, а затем падает, проходя через максимум, осуществил ряд экспериментов для определения величины отношения электромагнитных и электростатических величин, получил значение, близкое к значению скорости света (1876г.). В 1888-90г. выполнил цикл работ по исследованию явления внешнего фотоэффекта, создал первый фотоэлемент (1888г.), является основоположником количественных методов исследования фотоэффекта, изучал несамостоятельный газовый разряд, исследовал критическое состояние вещества, многое сделал для развития физики в России. В 1872г создал первую физическую лабораторию и исследовательский институт при Московском университете.

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.
• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.
• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект.
• Фотоэффект практически безынерционен, фототок возникает мгновенно после начала освещения катода при условии, что частота света ν  ν min .

• Среди металлов наименьшей работой выхода обладают щелочные металлы. Например, у натрия A = 1,9 эВ, что соответствует красной границе фотоэффекта λ кр  ≈ 680 нм.
• Поэтому соединения щелочных металлов используют для создания катодов в фотоэлементах, предназначенных для регистрации видимого света .

• Заменяя в приборе материал фотокатода, Столетов установил, что красная граница фотоэффекта является характеристикой данного вещества.
• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект.

• Заменяя в приборе материал фотокатода, Столетов установил, что красная граница фотоэффекта является характеристикой данного вещества.
• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект.

Световой поток, падающий на фотокатод увеличивается, а его спектральный состав остается неизменным:

Ф 2 Ф 1

• Среди металлов наименьшей работой выхода обладают щелочные металлы. Например, у натрия A = 1,9 эВ, что соответствует красной границе фотоэффекта λ кр  ≈ 680 нм.
• Поэтому соединения щелочных металлов используют для создания катодов в фотоэлементах, предназначенных для регистрации видимого света .

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.
• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.
• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект.
• Фотоэффект практически безынерционен, фототок возникает мгновенно после начала освещения катода при условии, что частота света ν  ν min .

Световой поток, падающий на фотокатод увеличивается, а его спектральный состав остается неизменным:

Ф 2 Ф 1

Опыт Г. Герца (1888 г.):

при облучении ультрафиолетовыми лучами электродов, находящихся под высоким напряжением, разряд возникает при большем расстоянии между электродами, чем без облучения.

• При частоте ν = ν min запирающее напряжение равно нулю.
• При частоте ν ν min фотоэффект отсутствует.

• На основании закона сохранения энергии :
• Смысл уравнения Эйнштейна:

• На основании закона сохранения энергии :
• Смысл уравнения Эйнштейна:

Начиная с некоторого значения напряжения сила тока в цепи перестает изменяться, достигнув насыщения.

• При частоте ν = ν min запирающее напряжение равно нулю.
• При частоте ν ν min фотоэффект отсутствует.

Начиная с некоторого значения напряжения сила тока в цепи перестает изменяться, достигнув насыщения.

Опыт Г. Герца (1888 г.):

при облучении ультрафиолетовыми лучами электродов, находящихся под высоким напряжением, разряд возникает при большем расстоянии между электродами, чем без облучения.

• энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии.
• энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии.

• энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии.
• энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии.

В этом уравнении: ν - частота падающего света,

m - масса электрона (фотоэлектрона),

υ - скорость электрона,

h - постоянная Планка,

A - работа выхода электронов из металла.

В этом уравнении: ν - частота падающего света,

m - масса электрона (фотоэлектрона),

υ - скорость электрона,

h - постоянная Планка,

A - работа выхода электронов из металла.

• Фототок насыщения пропорционален световому потоку, падающему на металл.

• Фототок насыщения пропорционален световому потоку, падающему на металл.

• Свет имеет прерывистую дискретную структуру. Электромагнитная волна состоит из отдельных порций – квантов, впоследствии названных фотонами.
• Квант поглощается электроном целиком. Энергия кванта передается электрону. (Один фотон выбивает один электрон.)
• Энергия каждого фотона определяется формулой Планка W = E = hν, где h – постоянная Планка.

• Свет имеет прерывистую дискретную структуру. Электромагнитная волна состоит из отдельных порций – квантов, впоследствии названных фотонами.
• Квант поглощается электроном целиком. Энергия кванта передается электрону. (Один фотон выбивает один электрон.)
• Энергия каждого фотона определяется формулой Планка W = E = hν, где h – постоянная Планка.

или

или

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.

• При 

• Безынерционность фотоэффекта.

• При 

• Безынерционность фотоэффекта.

• В волновой модели: электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной постепенно накапливает энергию, и только через значительное время вылетит из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами.
• В волновой модели: электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной постепенно накапливает энергию, и только через значительное время вылетит из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами.

• В волновой модели: электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной постепенно накапливает энергию, и только через значительное время вылетит из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами.
• В волновой модели: электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной постепенно накапливает энергию, и только через значительное время вылетит из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами.

• Существование красной границы фотоэффекта.

• Существование красной границы фотоэффекта.

• Т.к. ,

• Т.к. ,

• В волновой модели: необходимую энергию можно накопить при любой энергии волны.
• В волновой модели: необходимую энергию можно накопить при любой энергии волны.

то минимальной частоте света соответствует максимальная длина волны.

• В волновой модели: необходимую энергию можно накопить при любой энергии волны.
• В волновой модели: необходимую энергию можно накопить при любой энергии волны.

то минимальной частоте света соответствует максимальная длина волны.

• Независимость энергии фотоэлектронов от интенсивности светового потока.
• Пропорциональность максимальной кинетической энергии частоте света.

• Независимость энергии фотоэлектронов от интенсивности светового потока.
• Пропорциональность максимальной кинетической энергии частоте света.

• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект .

• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект .

Катод K

Катод K

м

и

л

л

и

к

е

н

• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.

• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.

При таком значении напряжения сила тока в цепи анода равна нулю.

При таком значении напряжения сила тока в цепи анода равна нулю.

• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.

• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.

-явление испускания электронов с поверхности металла под действием света.

Т.е. свет выбивает (вырывает) электроны из металла.

-явление испускания электронов с поверхности металла под действием света.

Т.е. свет выбивает (вырывает) электроны из металла.

Кварцевое окошко

Кварцевое окошко

Фотоэлектрический эффект был открыт в 1887 году немецким физиком Г. Герцем и в 1888–1890 годах экспериментально исследован А. Г. Столетовым.

Наиболее полное исследование явления фотоэффекта было выполнено Ф. Ленардом в 1900 г.

Фотоэлектрический эффект был открыт в 1887 году немецким физиком Г. Герцем и в 1888–1890 годах экспериментально исследован А. Г. Столетовым.

Наиболее полное исследование явления фотоэффекта было выполнено Ф. Ленардом в 1900 г.

т

е

р

м

о

э

л

е

м

е

н

т

Количественные закономерности фотоэффекта были установлены А.Г.Столетовым (1888—1889).

Количественные закономерности фотоэффекта были установлены А.Г.Столетовым (1888—1889).

Согласно закону сохранения энергии

Согласно закону сохранения энергии

Анод А

Анод А

р

е

з

е

р

ф

о

р

д

• Стеклянный вакуумный баллон

• Стеклянный вакуумный баллон

п

о

т

р

е

б

и

т

е

л

ь

Двойной ключ для изменения полярности

Двойной ключ для изменения полярности

I 0

I 0

ν 1 = ν 2

ν 1 = ν 2

I 0

I 0

Число фотонов N ф равно числу электронов N э .

Число фотонов N ф равно числу электронов N э .

• Энергия монохроматического света
• Следовательно,

• Энергия монохроматического света
• Следовательно,

Из уравнения Эйнштейна:

Из уравнения Эйнштейна:

в

ы

к

л

ю

ч

а

т

е

л

ь

Сила тока насыщения прямо пропорциональна числу электронов, выбитых светом за 1 с с поверхности катода:

где m - масса электрона,

а υ max - максимальная скорость фотоэлектрона.

Сила тока насыщения прямо пропорциональна числу электронов, выбитых светом за 1 с с поверхности катода:

где m - масса электрона,

а υ max - максимальная скорость фотоэлектрона.

Электроизмерительные приборы для снятия вольтамперной характеристики

• Если частоту света увеличить, то при неизменном световом потоке запирающее напряжение увеличивается, а, следовательно, увеличивается и кинетическая энергия фотоэлектронов.

Электроизмерительные приборы для снятия вольтамперной характеристики

• Если частоту света увеличить, то при неизменном световом потоке запирающее напряжение увеличивается, а, следовательно, увеличивается и кинетическая энергия фотоэлектронов.

Минимальная частота света соответствует W к =0,

то или .

Минимальная частота света соответствует W к =0,

то или .

Напряжение запирания (запирающее напряжение)

Напряжение запирания (запирающее напряжение)

• Это позволяет экспериментально определить значение постоянной Планка. Такие измерения были выполнены Р. Милликеном (1914 г.) и дали хорошее согласие со значением, найденным Планком.

• Это позволяет экспериментально определить значение постоянной Планка. Такие измерения были выполнены Р. Милликеном (1914 г.) и дали хорошее согласие со значением, найденным Планком.

ц

е

п

ь

с

х

е

м

а

Потенциометр для регулирования напряжения

Потенциометр для регулирования напряжения

а

к

к

у

м

у

л

я

т

о

р

При

следовательно выбитые электроны обладают кинетической энергией.

При

следовательно выбитые электроны обладают кинетической энергией.

При U U з в результате облучения электроны, выбитые из электрода, могут достигнуть противоположного электрода и создать некоторый начальный ток.

При U U з в результате облучения электроны, выбитые из электрода, могут достигнуть противоположного электрода и создать некоторый начальный ток.

г

а

л

ь

в

а

н

и

• Си ла тока насыщения и, следовательно, число выбитых свет ом за 1 с электронов увеличивается: I нас,2 I нас,1
• Значение запирающего напряжения не меняется!

• Си ла тока насыщения и, следовательно, число выбитых свет ом за 1 с электронов увеличивается: I нас,2 I нас,1
• Значение запирающего напряжения не меняется!

• Т.к длина волны больше у красного цвета, то максимальную длину волны (минимальную частоту), при которой еще наблюдается фотоэффект, назвали красной границей фотоэффекта.

• Т.к длина волны больше у красного цвета, то максимальную длину волны (минимальную частоту), при которой еще наблюдается фотоэффект, назвали красной границей фотоэффекта.

и

о

ф

ф

е

Эти формулы позволяют определить работу выхода A электронов из металла.

Эти формулы позволяют определить работу выхода A электронов из металла.

Источник напряжения U

Источник напряжения U

Фотоэлектрический эффект был открыт в 1887 году немецким физиком Г. Герцем и в 1888–1890 годах экспериментально исследован А. Г. Столетовым.

Наиболее полное исследование явления фотоэффекта было выполнено Ф. Ленардом в 1900 г.

Опыт Г. Герца (1888 г.):

при облучении ультрафиолетовыми лучами электродов, находящихся под высоким напряжением, разряд возникает при большем расстоянии между электродами, чем без облучения.

1. Цинковую пластину, соединенную с электроскопом, заряжают отрицательно и облучают ультрафиолетовым светом. Она быстро разряжается.

Если же ее зарядить положительно, то заряд пластины не изменится.

2. Ультрафиолетовые лучи, проходящие через сетчатый положительный электрод, попадают на отрицательно заряженную цинковую пластину и выбивают из нее электроны, которые устремляются к сетке, создавая фототок, регистрируемый чувствительным гальванометром.

-явление испускания электронов с поверхности металла под действием света.

Т.е. свет выбивает (вырывает) электроны из металла.

Столетов Александр Григорьевич (1839-1896)

Русский физик, научные работы посвящены электромагнетизму, оптике, молекулярной физике, философским вопросам науки. Впервые показал, что при увеличении намагничивающего поля, магнитная восприимчивость железа сначала возрастает, а затем падает, проходя через максимум, осуществил ряд экспериментов для определения величины отношения электромагнитных и электростатических величин, получил значение, близкое к значению скорости света (1876г.). В 1888-90г. выполнил цикл работ по исследованию явления внешнего фотоэффекта, создал первый фотоэлемент (1888г.), является основоположником количественных методов исследования фотоэффекта, изучал несамостоятельный газовый разряд, исследовал критическое состояние вещества, многое сделал для развития физики в России. В 1872г создал первую физическую лабораторию и исследовательский институт при Московском университете.

Количественные закономерности фотоэффекта были установлены А.Г.Столетовым (1888—1889).

Схема экспериментальной установки для изучения фотоэффекта.

Источник монохроматического света длины волны λ

Катод K

Кварцевое окошко

Анод А

• Стеклянный вакуумный баллон

Двойной ключ для изменения полярности

Электроизмерительные приборы для снятия вольтамперной характеристики

Потенциометр для регулирования напряжения

Источник напряжения U

Анализ вольт-амперной характеристики.

Начиная с некоторого значения напряжения сила тока в цепи перестает изменяться, достигнув насыщения.

I 0

Сила тока насыщения прямо пропорциональна числу электронов, выбитых светом за 1 с с поверхности катода:

При

следовательно выбитые электроны обладают кинетической энергией.

U з в результате облучения электроны, выбитые из электрода, могут достигнуть противоположного электрода и создать некоторый начальный ток. " width="640"

Анализ вольт-амперной характеристики.

При таком значении напряжения сила тока в цепи анода равна нулю.

I 0

Напряжение запирания (запирающее напряжение)

При U U з в результате облучения электроны, выбитые из электрода, могут достигнуть противоположного электрода и создать некоторый начальный ток.

Анализ вольт-амперной характеристики.

Согласно закону сохранения энергии

где m - масса электрона,

а υ max - максимальная скорость фотоэлектрона.

Ф 1 ν 1 = ν 2 Си ла тока насыщения и, следовательно, число выбитых свет ом за 1 с электронов увеличивается: I нас,2 I нас,1 Значение запирающего напряжения не меняется! " width="640"

                                                                            

                                                                            

Зависимость числа выбитых электронов от светового потока.

Световой поток, падающий на фотокатод увеличивается, а его спектральный состав остается неизменным:

Ф 2 Ф 1

ν 1 = ν 2

• Си ла тока насыщения и, следовательно, число выбитых свет ом за 1 с электронов увеличивается: I нас,2 I нас,1
• Значение запирающего напряжения не меняется!

• Фототок насыщения пропорционален световому потоку, падающему на металл.

или

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.

Влияние спектрального состава света

• При частоте ν = ν min запирающее напряжение равно нулю.
• При частоте ν ν min фотоэффект отсутствует.

• Если частоту света увеличить, то при неизменном световом потоке запирающее напряжение увеличивается, а, следовательно, увеличивается и кинетическая энергия фотоэлектронов.

• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.

Красная граница фотоэффекта

• При 

• Т.к. ,

то минимальной частоте света соответствует максимальная длина волны.

• Т.к длина волны больше у красного цвета, то максимальную длину волны (минимальную частоту), при которой еще наблюдается фотоэффект, назвали красной границей фотоэффекта.

• Заменяя в приборе материал фотокатода, Столетов установил, что красная граница фотоэффекта является характеристикой данного вещества.
• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект.

 ν min . " width="640"

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.
• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.
• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект.
• Фотоэффект практически безынерционен, фототок возникает мгновенно после начала освещения катода при условии, что частота света ν  ν min .

Что не могла объяснить волновая теория света:

• Безынерционность фотоэффекта.

• В волновой модели: электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной постепенно накапливает энергию, и только через значительное время вылетит из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами.
• В волновой модели: электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной постепенно накапливает энергию, и только через значительное время вылетит из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами.

• Существование красной границы фотоэффекта.

• В волновой модели: необходимую энергию можно накопить при любой энергии волны.
• В волновой модели: необходимую энергию можно накопить при любой энергии волны.

• Независимость энергии фотоэлектронов от интенсивности светового потока.
• Пропорциональность максимальной кинетической энергии частоте света.

• Свет имеет прерывистую дискретную структуру. Электромагнитная волна состоит из отдельных порций – квантов, впоследствии названных фотонами.
• Квант поглощается электроном целиком. Энергия кванта передается электрону. (Один фотон выбивает один электрон.)
• Энергия каждого фотона определяется формулой Планка W = E = hν, где h – постоянная Планка.

• На основании закона сохранения энергии :
• Смысл уравнения Эйнштейна:

• энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии.
• энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии.

В этом уравнении: ν - частота падающего света,

m - масса электрона (фотоэлектрона),

υ - скорость электрона,

h - постоянная Планка,

A - работа выхода электронов из металла.

• Работа выхода - это характеристика материала Она показывает, какую работу должен совершить электрон, чтобы преодолеть поверхностную разность потенциалов и выйти за пределы металла.
• Работа выхода обычно измеряется в электронвольтах ( эВ ).

Доказательство законов фотоэффекта

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.

Число фотонов N ф равно числу электронов N э .

• Энергия монохроматического света
• Следовательно,

Доказательство законов фотоэффекта

• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.

Из уравнения Эйнштейна:

Доказательство законов фотоэффекта

• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект .

Минимальная частота света соответствует W к =0,

то или .

Эти формулы позволяют определить работу выхода A электронов из металла.

• Среди металлов наименьшей работой выхода обладают щелочные металлы. Например, у натрия A = 1,9 эВ, что соответствует красной границе фотоэффекта λ кр  ≈ 680 нм.
• Поэтому соединения щелочных металлов используют для создания катодов в фотоэлементах, предназначенных для регистрации видимого света .

• Как следует из уравнения Эйнштейна, тангенс угла наклона прямой, выражающей зависимость запирающего потенциала U з от частоты ν, равен отношению постоянной Планка h к заряду электрона e:

• Это позволяет экспериментально определить значение постоянной Планка. Такие измерения были выполнены Р. Милликеном (1914 г.) и дали хорошее согласие со значением, найденным Планком.

Фотоэлектрический эффект был открыт в 1887 году немецким физиком Г. Герцем и в 1888–1890 годах экспериментально исследован А. Г. Столетовым.

Наиболее полное исследование явления фотоэффекта было выполнено Ф. Ленардом в 1900 г.

Опыт Г. Герца (1888 г.):

при облучении ультрафиолетовыми лучами электродов, находящихся под высоким напряжением, разряд возникает при большем расстоянии между электродами, чем без облучения.

1. Цинковую пластину, соединенную с электроскопом, заряжают отрицательно и облучают ультрафиолетовым светом. Она быстро разряжается.

Если же ее зарядить положительно, то заряд пластины не изменится.

2. Ультрафиолетовые лучи, проходящие через сетчатый положительный электрод, попадают на отрицательно заряженную цинковую пластину и выбивают из нее электроны, которые устремляются к сетке, создавая фототок, регистрируемый чувствительным гальванометром.

-явление испускания электронов с поверхности металла под действием света.

Т.е. свет выбивает (вырывает) электроны из металла.

Столетов Александр Григорьевич (1839-1896)

Русский физик, научные работы посвящены электромагнетизму, оптике, молекулярной физике, философским вопросам науки. Впервые показал, что при увеличении намагничивающего поля, магнитная восприимчивость железа сначала возрастает, а затем падает, проходя через максимум, осуществил ряд экспериментов для определения величины отношения электромагнитных и электростатических величин, получил значение, близкое к значению скорости света (1876г.). В 1888-90г. выполнил цикл работ по исследованию явления внешнего фотоэффекта, создал первый фотоэлемент (1888г.), является основоположником количественных методов исследования фотоэффекта, изучал несамостоятельный газовый разряд, исследовал критическое состояние вещества, многое сделал для развития физики в России. В 1872г создал первую физическую лабораторию и исследовательский институт при Московском университете.

Количественные закономерности фотоэффекта были установлены А.Г.Столетовым (1888—1889).

Схема экспериментальной установки для изучения фотоэффекта.

Источник монохроматического света длины волны λ

Катод K

Кварцевое окошко

Анод А

• Стеклянный вакуумный баллон

Двойной ключ для изменения полярности

Электроизмерительные приборы для снятия вольтамперной характеристики

Потенциометр для регулирования напряжения

Источник напряжения U

Анализ вольт-амперной характеристики.

Начиная с некоторого значения напряжения сила тока в цепи перестает изменяться, достигнув насыщения.

I 0

Сила тока насыщения прямо пропорциональна числу электронов, выбитых светом за 1 с с поверхности катода:

При

следовательно выбитые электроны обладают кинетической энергией.

U з в результате облучения электроны, выбитые из электрода, могут достигнуть противоположного электрода и создать некоторый начальный ток. " width="640"

Анализ вольт-амперной характеристики.

При таком значении напряжения сила тока в цепи анода равна нулю.

I 0

Напряжение запирания (запирающее напряжение)

При U U з в результате облучения электроны, выбитые из электрода, могут достигнуть противоположного электрода и создать некоторый начальный ток.

Анализ вольт-амперной характеристики.

Согласно закону сохранения энергии

где m - масса электрона,

а υ max - максимальная скорость фотоэлектрона.

Ф 1 ν 1 = ν 2 Си ла тока насыщения и, следовательно, число выбитых свет ом за 1 с электронов увеличивается: I нас,2 I нас,1 Значение запирающего напряжения не меняется! " width="640"

                                                                            

                                                                            

Зависимость числа выбитых электронов от светового потока.

Световой поток, падающий на фотокатод увеличивается, а его спектральный состав остается неизменным:

Ф 2 Ф 1

ν 1 = ν 2

• Си ла тока насыщения и, следовательно, число выбитых свет ом за 1 с электронов увеличивается: I нас,2 I нас,1
• Значение запирающего напряжения не меняется!

• Фототок насыщения пропорционален световому потоку, падающему на металл.

или

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.

Влияние спектрального состава света

• При частоте ν = ν min запирающее напряжение равно нулю.
• При частоте ν ν min фотоэффект отсутствует.

• Если частоту света увеличить, то при неизменном световом потоке запирающее напряжение увеличивается, а, следовательно, увеличивается и кинетическая энергия фотоэлектронов.

• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.

Красная граница фотоэффекта

• При 

• Т.к. ,

то минимальной частоте света соответствует максимальная длина волны.

• Т.к длина волны больше у красного цвета, то максимальную длину волны (минимальную частоту), при которой еще наблюдается фотоэффект, назвали красной границей фотоэффекта.

• Заменяя в приборе материал фотокатода, Столетов установил, что красная граница фотоэффекта является характеристикой данного вещества.
• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект.

 ν min . " width="640"

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.
• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.
• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект.
• Фотоэффект практически безынерционен, фототок возникает мгновенно после начала освещения катода при условии, что частота света ν  ν min .

Что не могла объяснить волновая теория света:

• Безынерционность фотоэффекта.

• В волновой модели: электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной постепенно накапливает энергию, и только через значительное время вылетит из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами.
• В волновой модели: электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной постепенно накапливает энергию, и только через значительное время вылетит из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами.

• Существование красной границы фотоэффекта.

• В волновой модели: необходимую энергию можно накопить при любой энергии волны.
• В волновой модели: необходимую энергию можно накопить при любой энергии волны.

• Независимость энергии фотоэлектронов от интенсивности светового потока.
• Пропорциональность максимальной кинетической энергии частоте света.

• Свет имеет прерывистую дискретную структуру. Электромагнитная волна состоит из отдельных порций – квантов, впоследствии названных фотонами.
• Квант поглощается электроном целиком. Энергия кванта передается электрону. (Один фотон выбивает один электрон.)
• Энергия каждого фотона определяется формулой Планка W = E = hν, где h – постоянная Планка.

• На основании закона сохранения энергии :
• Смысл уравнения Эйнштейна:

• энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии.
• энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии.

В этом уравнении: ν - частота падающего света,

m - масса электрона (фотоэлектрона),

υ - скорость электрона,

h - постоянная Планка,

A - работа выхода электронов из металла.

• Работа выхода - это характеристика материала Она показывает, какую работу должен совершить электрон, чтобы преодолеть поверхностную разность потенциалов и выйти за пределы металла.
• Работа выхода обычно измеряется в электронвольтах ( эВ ).

Доказательство законов фотоэффекта

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.

Число фотонов N ф равно числу электронов N э .

• Энергия монохроматического света
• Следовательно,

Доказательство законов фотоэффекта

• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.

Из уравнения Эйнштейна:

Доказательство законов фотоэффекта

• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект .

Минимальная частота света соответствует W к =0,

то или .

Эти формулы позволяют определить работу выхода A электронов из металла.

• Среди металлов наименьшей работой выхода обладают щелочные металлы. Например, у натрия A = 1,9 эВ, что соответствует красной границе фотоэффекта λ кр  ≈ 680 нм.
• Поэтому соединения щелочных металлов используют для создания катодов в фотоэлементах, предназначенных для регистрации видимого света .

• Как следует из уравнения Эйнштейна, тангенс угла наклона прямой, выражающей зависимость запирающего потенциала U з от частоты ν, равен отношению постоянной Планка h к заряду электрона e:

• Это позволяет экспериментально определить значение постоянной Планка. Такие измерения были выполнены Р. Милликеном (1914 г.) и дали хорошее согласие со значением, найденным Планком.

Ф 1 Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны. Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света. Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект. Фотоэффект практически безынерционен, фототок возникает мгновенно после начала освещения катода при условии, что частота света ν  ν min . Начиная с некоторого значения напряжения сила тока в цепи перестает изменяться, достигнув насыщения. При частоте ν = ν min запирающее напряжение равно нулю. При частоте ν ν min фотоэффект отсутствует. На основании закона сохранения энергии : Смысл уравнения Эйнштейна: Опыт Г. Герца (1888 г.): при облучении ультрафиолетовыми лучами электродов, находящихся под высоким напряжением, разряд возникает при большем расстоянии между электродами, чем без облучения. энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии. энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии. В этом уравнении: ν - частота падающего света, m - масса электрона (фотоэлектрона), υ - скорость электрона, h - постоянная Планка, A - работа выхода электронов из металла. Фототок насыщения пропорционален световому потоку, падающему на металл. Свет имеет прерывистую дискретную структуру. Электромагнитная волна состоит из отдельных порций – квантов, впоследствии названных фотонами. Квант поглощается электроном целиком. Энергия кванта передается электрону. (Один фотон выбивает один электрон.) Энергия каждого фотона определяется формулой Планка W = E = hν, где h – постоянная Планка. или Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны. При  Безынерционность фотоэффекта. В волновой модели: электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной постепенно накапливает энергию, и только через значительное время вылетит из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами. В волновой модели: электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной постепенно накапливает энергию, и только через значительное время вылетит из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами. Т.к. , Существование красной границы фотоэффекта. В волновой модели: необходимую энергию можно накопить при любой энергии волны. В волновой модели: необходимую энергию можно накопить при любой энергии волны. то минимальной частоте света соответствует максимальная длина волны. Независимость энергии фотоэлектронов от интенсивности светового потока. Пропорциональность максимальной кинетической энергии частоте света. Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект . Катод K При таком значении напряжения сила тока в цепи анода равна нулю. Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света. Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света. Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны. -явление испускания электронов с поверхности металла под действием света. Т.е. свет выбивает (вырывает) электроны из металла. Кварцевое окошко Фотоэлектрический эффект был открыт в 1887 году немецким физиком Г. Герцем и в 1888–1890 годах экспериментально исследован А. Г. Столетовым. Наиболее полное исследование явления фотоэффекта было выполнено Ф. Ленардом в 1900 г. Количественные закономерности фотоэффекта были установлены А.Г.Столетовым (1888—1889). Согласно закону сохранения энергии Анод А Стеклянный вакуумный баллон Двойной ключ для изменения полярности I 0 ν 1 = ν 2 I 0 Число фотонов N ф равно числу электронов N э . Энергия монохроматического света Следовательно, Из уравнения Эйнштейна: где m - масса электрона, а υ max - максимальная скорость фотоэлектрона. Сила тока насыщения прямо пропорциональна числу электронов, выбитых светом за 1 с с поверхности катода: Если частоту света увеличить, то при неизменном световом потоке запирающее напряжение увеличивается, а, следовательно, увеличивается и кинетическая энергия фотоэлектронов. Электроизмерительные приборы для снятия вольтамперной характеристики Минимальная частота света соответствует W к =0, то или . Напряжение запирания (запирающее напряжение) Это позволяет экспериментально определить значение постоянной Планка. Такие измерения были выполнены Р. Милликеном (1914 г.) и дали хорошее согласие со значением, найденным Планком. Потенциометр для регулирования напряжения При следовательно выбитые электроны обладают кинетической энергией. При U U з в результате облучения электроны, выбитые из электрода, могут достигнуть противоположного электрода и создать некоторый начальный ток. Си ла тока насыщения и, следовательно, число выбитых свет ом за 1 с электронов увеличивается: I нас,2 I нас,1 Значение запирающего напряжения не меняется! Т.к длина волны больше у красного цвета, то максимальную длину волны (минимальную частоту), при которой еще наблюдается фотоэффект, назвали красной границей фотоэффекта. Эти формулы позволяют определить работу выхода A электронов из металла. Источник напряжения U " width="640"

                                                                            

                                                                            

Анализ вольт-амперной характеристики.

Схема экспериментальной установки для изучения фотоэффекта.

Анализ вольт-амперной характеристики.

Анализ вольт-амперной характеристики.

Зависимость числа выбитых электронов от светового потока.

Столетов Александр Григорьевич (1839-1896)

Влияние спектрального состава света

Красная граница фотоэффекта

Что не могла объяснить волновая теория света:

Доказательство законов фотоэффекта

Доказательство законов фотоэффекта

Доказательство законов фотоэффекта

2. Ультрафиолетовые лучи, проходящие через сетчатый положительный электрод, попадают на отрицательно заряженную цинковую пластину и выбивают из нее электроны, которые устремляются к сетке, создавая фототок, регистрируемый чувствительным гальванометром.

• Как следует из уравнения Эйнштейна, тангенс угла наклона прямой, выражающей зависимость запирающего потенциала U з от частоты ν, равен отношению постоянной Планка h к заряду электрона e:

1. Цинковую пластину, соединенную с электроскопом, заряжают отрицательно и облучают ультрафиолетовым светом. Она быстро разряжается.

Если же ее зарядить положительно, то заряд пластины не изменится.

• Работа выхода - это характеристика материала Она показывает, какую работу должен совершить электрон, чтобы преодолеть поверхностную разность потенциалов и выйти за пределы металла.
• Работа выхода обычно измеряется в электронвольтах ( эВ ).

Источник монохроматического света длины волны λ

Русский физик, научные работы посвящены электромагнетизму, оптике, молекулярной физике, философским вопросам науки. Впервые показал, что при увеличении намагничивающего поля, магнитная восприимчивость железа сначала возрастает, а затем падает, проходя через максимум, осуществил ряд экспериментов для определения величины отношения электромагнитных и электростатических величин, получил значение, близкое к значению скорости света (1876г.). В 1888-90г. выполнил цикл работ по исследованию явления внешнего фотоэффекта, создал первый фотоэлемент (1888г.), является основоположником количественных методов исследования фотоэффекта, изучал несамостоятельный газовый разряд, исследовал критическое состояние вещества, многое сделал для развития физики в России. В 1872г создал первую физическую лабораторию и исследовательский институт при Московском университете.

• Среди металлов наименьшей работой выхода обладают щелочные металлы. Например, у натрия A = 1,9 эВ, что соответствует красной границе фотоэффекта λ кр  ≈ 680 нм.
• Поэтому соединения щелочных металлов используют для создания катодов в фотоэлементах, предназначенных для регистрации видимого света .

• Заменяя в приборе материал фотокатода, Столетов установил, что красная граница фотоэффекта является характеристикой данного вещества.
• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект.

Световой поток, падающий на фотокатод увеличивается, а его спектральный состав остается неизменным:

Ф 2 Ф 1

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.
• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.
• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект.
• Фотоэффект практически безынерционен, фототок возникает мгновенно после начала освещения катода при условии, что частота света ν  ν min .

Начиная с некоторого значения напряжения сила тока в цепи перестает изменяться, достигнув насыщения.

• При частоте ν = ν min запирающее напряжение равно нулю.
• При частоте ν ν min фотоэффект отсутствует.

• На основании закона сохранения энергии :
• Смысл уравнения Эйнштейна:

Опыт Г. Герца (1888 г.):

при облучении ультрафиолетовыми лучами электродов, находящихся под высоким напряжением, разряд возникает при большем расстоянии между электродами, чем без облучения.

• энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии.
• энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии.

В этом уравнении: ν - частота падающего света,

m - масса электрона (фотоэлектрона),

υ - скорость электрона,

h - постоянная Планка,

A - работа выхода электронов из металла.

• Фототок насыщения пропорционален световому потоку, падающему на металл.

• Свет имеет прерывистую дискретную структуру. Электромагнитная волна состоит из отдельных порций – квантов, впоследствии названных фотонами.
• Квант поглощается электроном целиком. Энергия кванта передается электрону. (Один фотон выбивает один электрон.)
• Энергия каждого фотона определяется формулой Планка W = E = hν, где h – постоянная Планка.

или

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.

• При 

• Безынерционность фотоэффекта.

• В волновой модели: электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной постепенно накапливает энергию, и только через значительное время вылетит из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами.
• В волновой модели: электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной постепенно накапливает энергию, и только через значительное время вылетит из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами.

• Т.к. ,

• Существование красной границы фотоэффекта.

• В волновой модели: необходимую энергию можно накопить при любой энергии волны.
• В волновой модели: необходимую энергию можно накопить при любой энергии волны.

то минимальной частоте света соответствует максимальная длина волны.

• Независимость энергии фотоэлектронов от интенсивности светового потока.
• Пропорциональность максимальной кинетической энергии частоте света.

• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект .

Катод K

При таком значении напряжения сила тока в цепи анода равна нулю.

• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.

• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.

-явление испускания электронов с поверхности металла под действием света.

Т.е. свет выбивает (вырывает) электроны из металла.

Кварцевое окошко

Фотоэлектрический эффект был открыт в 1887 году немецким физиком Г. Герцем и в 1888–1890 годах экспериментально исследован А. Г. Столетовым.

Наиболее полное исследование явления фотоэффекта было выполнено Ф. Ленардом в 1900 г.

Количественные закономерности фотоэффекта были установлены А.Г.Столетовым (1888—1889).

Согласно закону сохранения энергии

Анод А

• Стеклянный вакуумный баллон

Двойной ключ для изменения полярности

I 0

ν 1 = ν 2

I 0

Число фотонов N ф равно числу электронов N э .

• Энергия монохроматического света
• Следовательно,

Из уравнения Эйнштейна:

где m - масса электрона,

а υ max - максимальная скорость фотоэлектрона.

Сила тока насыщения прямо пропорциональна числу электронов, выбитых светом за 1 с с поверхности катода:

• Если частоту света увеличить, то при неизменном световом потоке запирающее напряжение увеличивается, а, следовательно, увеличивается и кинетическая энергия фотоэлектронов.

Электроизмерительные приборы для снятия вольтамперной характеристики

Минимальная частота света соответствует W к =0,

то или .

Напряжение запирания (запирающее напряжение)

• Это позволяет экспериментально определить значение постоянной Планка. Такие измерения были выполнены Р. Милликеном (1914 г.) и дали хорошее согласие со значением, найденным Планком.

Потенциометр для регулирования напряжения

При

следовательно выбитые электроны обладают кинетической энергией.

При U U з в результате облучения электроны, выбитые из электрода, могут достигнуть противоположного электрода и создать некоторый начальный ток.

• Си ла тока насыщения и, следовательно, число выбитых свет ом за 1 с электронов увеличивается: I нас,2 I нас,1
• Значение запирающего напряжения не меняется!

• Т.к длина волны больше у красного цвета, то максимальную длину волны (минимальную частоту), при которой еще наблюдается фотоэффект, назвали красной границей фотоэффекта.

Эти формулы позволяют определить работу выхода A электронов из металла.

Источник напряжения U

Фотоэлектрический эффект был открыт в 1887 году немецким физиком Г. Герцем и в 1888–1890 годах экспериментально исследован А. Г. Столетовым.

Наиболее полное исследование явления фотоэффекта было выполнено Ф. Ленардом в 1900 г.

Опыт Г. Герца (1888 г.):

при облучении ультрафиолетовыми лучами электродов, находящихся под высоким напряжением, разряд возникает при большем расстоянии между электродами, чем без облучения.

1. Цинковую пластину, соединенную с электроскопом, заряжают отрицательно и облучают ультрафиолетовым светом. Она быстро разряжается.

Если же ее зарядить положительно, то заряд пластины не изменится.

2. Ультрафиолетовые лучи, проходящие через сетчатый положительный электрод, попадают на отрицательно заряженную цинковую пластину и выбивают из нее электроны, которые устремляются к сетке, создавая фототок, регистрируемый чувствительным гальванометром.

-явление испускания электронов с поверхности металла под действием света.

Т.е. свет выбивает (вырывает) электроны из металла.

Столетов Александр Григорьевич (1839-1896)

Русский физик, научные работы посвящены электромагнетизму, оптике, молекулярной физике, философским вопросам науки. Впервые показал, что при увеличении намагничивающего поля, магнитная восприимчивость железа сначала возрастает, а затем падает, проходя через максимум, осуществил ряд экспериментов для определения величины отношения электромагнитных и электростатических величин, получил значение, близкое к значению скорости света (1876г.). В 1888-90г. выполнил цикл работ по исследованию явления внешнего фотоэффекта, создал первый фотоэлемент (1888г.), является основоположником количественных методов исследования фотоэффекта, изучал несамостоятельный газовый разряд, исследовал критическое состояние вещества, многое сделал для развития физики в России. В 1872г создал первую физическую лабораторию и исследовательский институт при Московском университете.

Количественные закономерности фотоэффекта были установлены А.Г.Столетовым (1888—1889).

Схема экспериментальной установки для изучения фотоэффекта.

Источник монохроматического света длины волны λ

Катод K

Кварцевое окошко

Анод А

• Стеклянный вакуумный баллон

Двойной ключ для изменения полярности

Электроизмерительные приборы для снятия вольтамперной характеристики

Потенциометр для регулирования напряжения

Источник напряжения U

Анализ вольт-амперной характеристики.

Начиная с некоторого значения напряжения сила тока в цепи перестает изменяться, достигнув насыщения.

I 0

Сила тока насыщения прямо пропорциональна числу электронов, выбитых светом за 1 с с поверхности катода:

При

следовательно выбитые электроны обладают кинетической энергией.

U з в результате облучения электроны, выбитые из электрода, могут достигнуть противоположного электрода и создать некоторый начальный ток. " width="640"

Анализ вольт-амперной характеристики.

При таком значении напряжения сила тока в цепи анода равна нулю.

I 0

Напряжение запирания (запирающее напряжение)

При U U з в результате облучения электроны, выбитые из электрода, могут достигнуть противоположного электрода и создать некоторый начальный ток.

Анализ вольт-амперной характеристики.

Согласно закону сохранения энергии

где m - масса электрона,

а υ max - максимальная скорость фотоэлектрона.

Ф 1 ν 1 = ν 2 Си ла тока насыщения и, следовательно, число выбитых свет ом за 1 с электронов увеличивается: I нас,2 I нас,1 Значение запирающего напряжения не меняется! " width="640"

                                                                            

                                                                            

Зависимость числа выбитых электронов от светового потока.

Световой поток, падающий на фотокатод увеличивается, а его спектральный состав остается неизменным:

Ф 2 Ф 1

ν 1 = ν 2

• Си ла тока насыщения и, следовательно, число выбитых свет ом за 1 с электронов увеличивается: I нас,2 I нас,1
• Значение запирающего напряжения не меняется!

• Фототок насыщения пропорционален световому потоку, падающему на металл.

или

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.

Влияние спектрального состава света

• При частоте ν = ν min запирающее напряжение равно нулю.
• При частоте ν ν min фотоэффект отсутствует.

• Если частоту света увеличить, то при неизменном световом потоке запирающее напряжение увеличивается, а, следовательно, увеличивается и кинетическая энергия фотоэлектронов.

• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.

Красная граница фотоэффекта

• При 

• Т.к. ,

то минимальной частоте света соответствует максимальная длина волны.

• Т.к длина волны больше у красного цвета, то максимальную длину волны (минимальную частоту), при которой еще наблюдается фотоэффект, назвали красной границей фотоэффекта.

• Заменяя в приборе материал фотокатода, Столетов установил, что красная граница фотоэффекта является характеристикой данного вещества.
• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект.

 ν min . " width="640"

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.
• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.
• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект.
• Фотоэффект практически безынерционен, фототок возникает мгновенно после начала освещения катода при условии, что частота света ν  ν min .

Что не могла объяснить волновая теория света:

• Безынерционность фотоэффекта.

• В волновой модели: электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной постепенно накапливает энергию, и только через значительное время вылетит из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами.
• В волновой модели: электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной постепенно накапливает энергию, и только через значительное время вылетит из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами.

• Существование красной границы фотоэффекта.

• В волновой модели: необходимую энергию можно накопить при любой энергии волны.
• В волновой модели: необходимую энергию можно накопить при любой энергии волны.

• Независимость энергии фотоэлектронов от интенсивности светового потока.
• Пропорциональность максимальной кинетической энергии частоте света.

• Свет имеет прерывистую дискретную структуру. Электромагнитная волна состоит из отдельных порций – квантов, впоследствии названных фотонами.
• Квант поглощается электроном целиком. Энергия кванта передается электрону. (Один фотон выбивает один электрон.)
• Энергия каждого фотона определяется формулой Планка W = E = hν, где h – постоянная Планка.

• На основании закона сохранения энергии :
• Смысл уравнения Эйнштейна:

• энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии.
• энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии.

В этом уравнении: ν - частота падающего света,

m - масса электрона (фотоэлектрона),

υ - скорость электрона,

h - постоянная Планка,

A - работа выхода электронов из металла.

• Работа выхода - это характеристика материала Она показывает, какую работу должен совершить электрон, чтобы преодолеть поверхностную разность потенциалов и выйти за пределы металла.
• Работа выхода обычно измеряется в электронвольтах ( эВ ).

Доказательство законов фотоэффекта

• Количество фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.

Число фотонов N ф равно числу электронов N э .

• Энергия монохроматического света
• Следовательно,

Доказательство законов фотоэффекта

• Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света не зависит от интенсивности падающего света.

Из уравнения Эйнштейна:

Доказательство законов фотоэффекта

• Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект .

Минимальная частота света соответствует W к =0,

то или .

Эти формулы позволяют определить работу выхода A электронов из металла.

• Среди металлов наименьшей работой выхода обладают щелочные металлы. Например, у натрия A = 1,9 эВ, что соответствует красной границе фотоэффекта λ кр  ≈ 680 нм.
• Поэтому соединения щелочных металлов используют для создания катодов в фотоэлементах, предназначенных для регистрации видимого света .

• Как следует из уравнения Эйнштейна, тангенс угла наклона прямой, выражающей зависимость запирающего потенциала U з от частоты ν, равен отношению постоянной Планка h к заряду электрона e:

• Это позволяет экспериментально определить значение постоянной Планка. Такие измерения были выполнены Р. Милликеном (1914 г.) и дали хорошее согласие со значением, найденным Планком.

Заполните таблицу:

Понятия

Обозначения

Время

Ед.измерения

Заряд

Формула

Сила тока

Напряжение

Сопротивление

Удельное сопротивление

Закон Ома

Ответы:

Понятия

Обозначения

Время

Ед.измерения

t

Заряд

Формула

c

q

Сила тока

t= q/I

Кл

I

Напряжение

Сопротивление

U

1А=1Кл/1с

q= I ·t

1В=1Дж/1Кл

I= q /t

R

Удельное сопротивление

Ом

ρ

Закон Ома

U= A/q

R= ρ · ℓ

S

Ом · м

-

ρ = R·S

ℓ

1 А=1В/1Ом

1 группа Презентация «Сила тока»

• Электризация.
• Электрический заряд.
• Учёный, в честь которого названа единица измерения электрического заряда.
• Что называют силой тока?
• Формула силы тока.
• Что принимают за единицу силы тока? В честь какого ученого

она названа ?

7. Каким прибором измеряется сила тока?

8. Как он включается в цепь?

9. Его схематическое изображение.

10. Химическое действие тока.

• Какое значение силы тока приводит к серьёзным поражениям организма.
• Для человеческого организма безопасной считается сила тока…

Амперметр - включается последовательно с проводником, в котором измеряется сила тока.

2 группа Презентация «Электрическое напряжение»

• Как взаимодействуют тела, имеющие заряды одного знака? Разного знака?
• Почему атом – нейтральная частица?
• Как образуются ионы?
• Электроскоп.
• Что называют электрическим напряжением?
• Формула напряжения.
• Единица измерения напряжения.
• В честь кого названа единица напряжения?
• Для работы в сыром помещении безопасным считают напряжение . . . до? В сухом помещении…?до
• Магнитное действие тока.
• Каким прибором измеряют напряжение?
• Способ включения в цепь? Схематическое изображение.

(30 августа 1871 г. - 19 октября 1937 г.)

английский физик, основоположник ядерной физики.

3 группа Презентация «Сопротивление. Закон Ома.»

• Что называют электрическим током?
• Условия существования электрического тока.
• В чём причина сопротивления?
• Сопротивление.
• Единица измерения сопротивления.
• В честь какого ученого

она названа ?

7. Сформулируйте Закон Ома.

8. Какая формула выражает Закон Ома для участка цепи?

9. От чего и как зависит сопротивление проводника?

10. Формула расчёта сопротивления.

11. Реостат.

12. От какого полюса источника тока и к какому принято считать направление тока?

4 группа Презентация « Работа и мощность электрического тока»

• Тепловое действие тока.
• Привести примеры физиологического действия тока.
• Что называют работой тока?
• Как определить работу тока из формулы напряжения?
• Единица измерения работы тока? Учёный, в честь которого она названа?
• Как выразить работу тока через напряжение, силу тока и время?
• На основании закона Ома → для работы тока можно получить выражения . . . ?
• Какими приборами измеряют работу тока?
• Что называют мощностью?
• Выведите формулу для подсчёта мощности тока.
• Что принимают за единицу мощности?
• Каким прибором измеряют мощность?
• Какие единицы работы и мощности тока используют на практике?
• Что такое тариф?
• Экспериментальная задача.

Известно около 250 видов, вырабатывающих ток,- когда для обороны, когда для охоты, когда для ориентации, возможно также для общения по таким важным вопросам, как пища и воспроизводство,- но только у ската и угря разряд достигает опасной для человека силы.

. Работа электрического тока показывает, сколько электрической энергии, т. е. энергии электрического поля, превратилось в другие виды энергии, или сколько было получено и израсходовано электрической энергии

• Итак, под выражением "ток совершает работу" мы будем понимать превращение электроэнергии в другие виды энергии. В таком случае работа тока – есть величина, показывающая количество электроэнергии, превращенной потребителем тока в другие виды энергии – тепло, свет, движение и др.

• Вспомним, что прохождение тока по проводнику всегда сопровождается хотя бы одним из явлений – действий тока. При этом всегда происходит превращение электроэнергии в другие виды энергии: тепловую (электроутюг), механическую (электродвигатель) и др. Чтобы наблюдать какое-либо действие тока, необходимо наличие самого тока (I). Но, чтобы ток в проводнике возник, на его концы необходимо подать напряжение (U). И, поскольку для любого наблюдения необходимо время (t), то мы имеем все три величины, при помощи которых вычисляется работа тока: A=IUt.

Джоуль Джеймс Прескотт

(1818 – 1889) -

английский физик.

По профессии пивовар, он был прекрасным экспериментатором, исследовал законы выделения теплоты электрическим током.

Джеймс Уатт

(19 января 1736, Гринок) —

выдающийся шотландский инженер, изобретатель-механик. Член Эдинбургского королевского общества (1784), Лондонского королевского общества (1785), Парижской академии наук (1814). Создатель универсальной паровой машины двойного действия. Изобретение им парового двигателя положили начало индустриальной революции. Его именем названа единица мощности — Ватт.

Приборы для измерения мощности

ваттметр.

Электрическая схема эксперимента.

Экспериментальная задача

1 .Собрать электрическую цепь по схеме.

2.Измерить силу тока спирали электрической лампы.

3.Определить напряжение на зажимах электрической лампы.

4.Запишите показания приборов и вычислите работу и мощность тока за 10 минут.

• Для измерения работы тока (чаще говорят "потребленной электроэнергии") служат специальные измерительные приборы – счетчики потребленной электроэнергии (см. рисунок).

• Найдем связь этой единицы работы с более привычной нам единицей измерения – джоулем:
• 1 кВт·ч = 1000 Вт · 3600 с = 1000 Дж/с · 3600с = 3.6 МДж.

А = 1Вт·ч

А = 1 кВт·ч

Электросчетчик

Электросчетчик

Потребляемая мощность

1800 (Вт)

Стоимость 1 кВт·ч = 6,5 тенге

ФИО _____________________________________________

Класс _____________________________________________

Моя электрическая квартира.

Прибор

1.Эл. Лампа

2.Стир. машина

3 .Эл.

чайник

4.Пылесос

Мощность,

Вт

Напряжение,

В

60

1800

2400

1200

Сила тока,

А

220

220

220

220

Время ч

Работа,

кВт·ч

2

2

2

2

Стоимость этой работы,

тенге.

Тариф = 6,5 тенге/ кВт·ч

Экономь электроэнергию!!!

Квитанция за

электро-

энергию

Адрес ______________________________________________

ФИО _______________________________________________

Тариф: в пределах соц. нормы 6,5 тг/кВт·ч,

Итого оплатить _________________тг.

Вид расчета

Расчетные показания

По расчетным

показаниям

01.01.10

Месяц

год

01.02.10

1234

Январь

2010

Расход

(кВт·ч)

1328

Начислено

(тг)

А = 1Вт·ч

А = 1 кВт·ч