Открытие Эйнштейна, которое много лет ждало заслуженного признания.

1) Цепь разорвана — тока в цепи нет.

2) Облучение катода светом — в цепи
появляется ток.

3) У электронов катода появилась возможность
пересечь пространство между катодом и анодом —
электроны вылетели из катода.

I = 0

1 – катод (–)
2 – анод (+)

1

2

Фотоэффект был объяснён в 1905 году Альбертом Эйнштейном (за что в 1921 году он получил Нобелевскую премию) на основе гипотезы Макса Планка о квантовой природе света (1900 год).
Эйнштейн же в своей работе предположил, что свет и существует только в виде квантовых порций – фотонов.

Альберт Эйнштейн
1879 - 1955

hν = Aвых + Ek

– уравнение Эйнштейна

hν – энергия фотона
Aвых – «работа выхода» с поверхности
катода
Ek – кинетическая энергия электрона
(максимальная)

частота светового сигнала возрастает

видимый спектр

1) С увеличением частоты света –
энергия фотона возрастает.

2) Минимальная энергия фотона,
обеспечивающая вылет электрона
с катода – красная граница:

hνкр = Aвых

Зависимость фототока от напряжения

2) При увеличении напряжения на катоде всё большее количество электронов, достигают анода за 1с – ток растёт.

3) Когда все , вылетевшие с катода за секунду электроны, достигнут анода, величина тока при повышении напряжения изменяться не будет – Iн (ток насыщения).

4) Величина тока Iн зависит от интенсивности светового потока (количества электронов, выбиваемых за 1с).

1) При отсутствии напряжения
I ≠ 0 (электроны долетают).

Ek =

meV 2

2

me = 9,1·10 -31 кг – масса электрона

V – максимальная скорость
вылетевшего электрона

электроны вылетают с
поверхности катода во всех
возможных направлениях

P.S.:

5) Электрическое поле способствует увеличению скорости электронов в направлении анода.

Е

6) При изменении полярности источника электрическое поле тормозит электроны.

Е

7) Когда даже электроны, вылетевшие горизонтально, израсходуют свою кинетическую энергию на преодоление торможения электрического поля – ток прекратится:

meV 2

2

= eUз

ΔЕk = Aполя

0 – meV 2/2

– eUз

Uз – запирающее напряжение

– напряжение, при котором электроны выбиваются светом с анода и ни один из них не имеет возможности долететь до катода (разворачиваются)

hν = hνкр + eUз

ν = с/λ
(в вакууме)

hc

hc

= + eUз

c = 3 ∙ 10 8 м/с
e = 1,6 ∙ 10 -19 Кл
h = 6,6 ∙ 10 -34 Дж∙с

в вакууме: