Презентация на тему "Квантовая физика. Фотоэффект".

Квантовая теория электромагнитного излучения. Фотоэффект

Больше 200 лет существуют законы развитие физики завершилось по следующим причинам: механики, теория всемирного тяготения. Зарождение квантовой теории В конце XIX в. многие ученые считали, что Разработана МКТ. Подведен прочный фундамент под Завершена максвелловская теория Открыты фундаментальные законы термодинамику. электромагнетизма. сохранения.

Специальные опыты подтвердили справедливость гипотезы Дж. Максвелла об электромагнитной природе света. Можно было предположить, что излучение эл/маг волн нагретыми телами обусловлено колебательным движением электронов. Тепловое излучение – электромагнитное излучение, испускаемое нагретыми телами за счет своей внутренней энергии. Это излучение ведет к уменьшению внутренней энергии и, следовательно, к снижению

Примером равновесного излучения является излучение внутри замкнутой оболочки, окруженной снаружи теплонепроницаемой изоляцией. Благодаря замкнутой оболочки такое тело, называемое абсолютно черным, поглощает всю падающую на него энергию.

Абсолютно черное тело – тело, поглощающее всю энергию падающего на него излучения любой частоты при произвольной температуры.

Австрийские физики И. Стефан и Л. Больцман экспериментально установили, что полная энергия Е, излучаемая за 1 с абсолютно черным телом с единицы поверхности, пропорциональна четвертой степени абсолютной темпёратуры Т. Этот закон был назван законом Стефана — Больцмана. Он позволил вычислить энергию излучения абсолютно черного тела по известной температуре.

Пример экспериментально полученных кривых распределения энергии в спектре излучения черного тела При заданном значении температуры Т интенсивность излучения черного тела максимальна и соответствует определенному значению длины волны . Немецкий физик В. Вин обнаружил, что при изменении температуры длина волны, на которую приходится Е mах, убывает. Используя законы термодинамики, В. Вин получил закон распределения энергии в спектре черного тела, который совпадал с экспериментальными результатами лишь в области больших частот.

В тепловом излучении должно быть много ультрафиолетовых и получили название ультрафиолетовой катастрофы. рентгеновских лучей , чего на опыте не наблюдалось. Затруднения в согласовании теории с результатами эксперимента

Гипотеза Планка (1900г.) Атомы испускают электромагнитную энергию отдельными порциями – квантами. Энергия Е каждой порции прямо пропорциональна частоте излучения

Фотоэффект Фотоэффектом называется испускание электронов с поверхности металла под действием света

Опыты 1. Цинковую пластину, соединенную с электроскопом, заряжают отрицательно и облучают ультрафиолетовым светом. Она быстро разряжается. Если же ее зарядить положительно, то заряд пластины не изменяется.

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 гальвонометром.

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

Первый закон фотоэффекта Фототок насыщения пропорционален световому потоку,  падающему на металл (катод).   Следовательно, число электронов,  выбиваемых за 1 с из вещества,  пропорционально интенсивности света,  падающего на это вещество.

Второй закон фотоэффекта Кинетическая энергия фотоэлектроно в не зависит от интенсивности падающего света, а зависит от его частоты.

Третий закон фотоэффекта учебник) Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, ниже которой фотоэффект не наблюдается. (Формула 221

Четвертый закон Фотоэффект практически безынерционен (t=1 нс).

Объяснение фотоэффекта 1905 г. А.Эйнштейн – свет имеет прерывистую структуру. Объяснение дано согласно закону сохранения энергии.

Фотоэлементы и их применение

Внутренний фотоэффект Изменение концентрации носителей тока в веществе и как следствие изменение электропроводности данного вещества под действием света.

Вопросы 1. Какое физическое явление называют фотоэффектом? 2. Опишите принципиальную схему опыта Столетова. Что такое фототок и фотоэлектроны? З. Сформулируйте три закона фотоэффекта и объясните вольтамперную характеристику при фотоэффекте. Как она будет выглядеть при большей интенсивности света? 4. Запишите и объясните уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Какую величину называют работой выхода? 5. Объясните график зависимости

Задачи 1. Определить наибольшую длину света, при которой может происходить фотоэффект для пластины ( А вых =8,5 * 10 -19 Дж). 2. Определить наибольшую скорость электрона, вылетевшего из цезия, при освещении его светом с частотой 7.5 * 10 14 Гц.