Външно явление фотоефект се нарича материал емисия на електрони от електромагнитно явление, наречено фотоефект izlucheniya.Vnutrennim поява на свободни електрони в материала (полупроводник) под действието на електромагнитно излъчване Linked (или валентност) електрони стават свободни (в рамките на материала). Това намалява материал резистентност.
Закони външен фотоефект:
1. Когато постоянен спектрален състав на радиация силата на тока на насищане (или броя на фотоелектроните излъчвани от катода за единица време) е пряко пропорционална на инцидент радиация поток да фотокатодна (интензивността на емисиите) на.
2.За това фотокатодна максимална начална скорост на фотоелектроните, и по този начин тяхната максимална кинетична енергия се определя от радиация честота и не зависи от неговата интензивност.
3. За всяка субстанция, има червен ръб на фотоелектричния ефект, т.е. Минимална честота радиация # 957; 0, където все още е възможно фотоемисионна. Имайте предвид, че стойността # 957 0 фотокатодна зависи от материала и повърхността му състояние.
Обяснение на фотоемисионна от вълна теория на светлината гледна точка на експерименталните данни. Според теорията на вълната под полето за действие на електромагнитните вълни в метала изглежда принудени трептения на електроните в атома, с по-голяма амплитуда, по-голяма амплитуда на електрическо поле вектор вълна Eo (а оттам и интензивността на светлината I
Ео 2). В резултат на електроните могат да оставят на метала в и извън нея, т.е. може да се наблюдава външен фотоелектричния ефект. Колкото по-висока скорост и отделяни електрони, т.е. кинетичната енергия на на фотоелектроните трябва да зависи от интензивността на излъчване, което противоречи на експерименталните данни. Според тази теория излъчване на всяка честота, но достатъчно висок интензитет трябва да дръпне електрони от метала, т.е. фотоелектричния праг не трябва да бъде.
Алберт Айнщайн през 1905 г. показа, че фотоелектричния ефект и неговите закони могат да бъдат обяснени на основата на квантовата теория на Макс Планк. Според Einstein, светлина (радиация) честота # 957; Не само, че се отделя, както е предложено Планк, но също така се простира в пространството и се абсорбира от вещество в отделни порции (кванти). който енергия
където Н = 6,626176 * 10 -34 J х е - константата на Планк,
По-късно, радиация квантите на се наричат фотони. Според Айнщайн, всеки фотон се абсорбира само от един електрон. Ако фотонна енергия по-голяма от електрон работа функцията на метал, т.е. з # 957;> = AO, електрона може да напусне повърхността на метала. Баланс фотонна енергия отива в създаването на кинетичната енергия, която е напуснал вещество. Ако емисията на електрони не се отделя на повърхността и определена дълбочина, от страна на получената енергия може да се загуби в резултат на случайни сблъсъци на електроните във веществото, и неговата кинетична енергия ще бъде по-малко. Следователно, енергията на фотона инцидент на веществото, консумирана за извършване на работа функция електрон и съобщението изхвърля фотоелектронна кинетична енергия.
Законът за запазване на енергията за този процес ще бъде изразена от уравнението
Това уравнение се нарича уравнение на Айнщайн за външния фотоефект.
От това следва, директно от уравненията на Айнщайн, че максималната кинетична енергия или скоростта на фотоелектронна зависи от честотата на излъчване. С намаляване на честотата на кинетична енергия радиация намалява и с определена честота, може да бъде равна на нула. уравнение на Айнщайн в този случай ще бъде във вида
честота # 957; 0. съответстваща на това съотношение ще има минимална стойност и фотоелектричния червена рамка. От последната е ясно, че червената край е определен от фотоелектрически електрон работа функция и зависи от химическата природа на веществото и състоянието на повърхността си. Дължината на вълната, съответстваща на фотоелектричния праг може да бъде изчислена по формулата. Ако ч # 957;<Авых фотоэффект прекращается. Число высвобождаемых вследствие фотоэффекта электронов должно быть пропорционально числу падающих на поверхность вещества квантов излучения, а, следовательно, потоку излучения Ф.
С изобретението висока мощност лазери са получени радиация, в този случай, един електрон може да абсорбира два или повече (N) на фотони (N = 2 ... 7). Това явление се нарича multiphoton (нелинейни) фотоелектричния ефект. уравнение на Айнщайн за фотоефекта multiphoton има формата
В този случай, фотоелектричния праг може да се променя към по-дълги вълни.
Зависимостта на фототока I на потенциалната разлика между анода и катода U (ток - напрежение характеристика или CVC) с постоянен поток радиация да фотокатода на монохромни облъчване е показана на Фиг. 1.
Съществуването на фототока при напрежение U = 0 дължи на факта, че фотоелектроните излъчвани от катода имат определена начална скорост и по този начин кинетичната енергия, и следователно може да достигне анода без външно електрическо поле. Тъй като стойността на U (в случай на положителен потенциал на анода), на фототока увеличава постепенно, т.е. увеличаване на броя на фотоелектроните достигат анода. Деликатната природа на този парцел показва характеристики ток напрежение на електроните, излъчени от катода с различна скорост. Максималната стойност на фототок, който се нарича токът на насищане Inas. Това се постига при тази стойност на U, където всички на електроните, излъчвани от катода достигне анода. Inas стойност. определя от броя на фотоелектроните отделяни за катод 1с и зависи от инцидента радиация поток на фотокатода.
Ако анода има отрицателен потенциал, в резултат на електрическо поле инхибира движение на фотоелектроните. Това намалява броя на електроните, достигащи анода, и следователно намаляване на фототока. Минималната стойност на отрицателната полярност напрежение, при което нито един от електрони, дори ако има радиус на максимална скорост на катода не може да достигне анода, т.е. фототок става нула, то се нарича задържащ напрежение Uo.
Забавящо стойност на напрежението, свързано с първоначалния максимален кинетичната енергия на електроните от отношението
С оглед на това, че уравнение на Айнщайн може да се запише във формата
Ако промените размера на инцидента, за да лъч поток катод в същото спектрален състав, характеристики ток напрежение ще има форма, показана на фиг. 2.
Ако постоянна стойност на потока промени спектрален състав, т.е. радиация честота, характеристиките на сегашното напрежение ще се променят, както е показано на фиг.3.
Свързани статии