Фотоэлектрический эффект. Часть 1

Прежде чем начать изучать понятие фотоэлектрического эффекта нужно знать некоторые
ключевые моменты:

• Основываясь на волновой модели света, физики предсказали, что увеличение амплитуды света увеличит кинетическую энергию излучаемых фотоэлектронов, а увеличение частоты увеличит измеренный ток.
• Вопреки предсказаниям эксперименты показали, что увеличение частоты света увеличивает кинетическую энергию фотоэлектронов, а увеличение амплитуды света увеличивает ток.
• Основываясь на этих выводах, Эйнштейн предположил, что свет ведет себя как поток частиц, называемых фотонами с энергией $E = hν$.
• Работа выхода, $Φ$ – минимальное количество энергии, необходимое для индукции фотоэмиссии электронов с поверхности металла, и значение $Φ$ зависит от металла.
• Энергия падающего фотона должна быть равна сумме работы выхода из металла и кинетической энергии фотоэлектрона:

$E_{фотон} = KE_{электрон} + Ф$

Что такое фотоэлектрический эффект?

Когда свет падает на металл, электроны могут выбиваться с поверхности металла в явлении,
известном как фотоэлектрический эффект. Этот процесс также часто называют фотоэмиссией, а электроны, выбрасываемые из металла, называются фотоэлектронами.

По своему поведению и свойствам фотоэлектроны ничем не отличаются от других электронов.
Приставка ФОТО- говорит нам, что электроны были выброшены с поверхности металла падающим светом.

Фотоэлектрический эффект.

В фотоэлектрическом эффекте световые волны (красные волнистые линии), ударяющие металлическую поверхность, вызывают выброс электронов из металла (синие прямые линии).

Физики XIX века пытались объяснить фотоэлектрический эффект с помощью классической физики. В конечном итоге это привело к разработке современного описания электромагнитного излучения, которое обладает как волнообразными, так и корпускулярными свойствами.

Предсказания на основе света как волны

Чтобы объяснить фотоэлектрический эффект, физики XIX века предположили, что колеблющееся электрическое поле падающей световой волны «нагревало» электроны и заставляло их вибрировать, в конечном итоге выбивая их из поверхности металла. Эта гипотеза была основана на предположении, что свет распростаранялся исключительно как волна в пространстве.

Ученые также полагали, что энергия световой волны была пропорциональна ее яркости, которая связана с амплитудой волны.

Чтобы проверить свои гипотезы, они провели эксперименты по изучению влияния амплитуды и частоты света на скорость выброса электронов, а также на кинетическую энергию фотоэлектронов.

Основываясь на классическом описании света как волны, они сделали следующие
предсказания:

• Кинетическая энергия испускаемых фотоэлектронов должна увеличиваться с увеличением амплитуды света.
• Скорость эмиссии электронов, которая пропорциональна измеренному электрическому току, должна увеличиваться при увеличении частоты света.

Продолжение статьи читайте здесь.

Не знаете, где заказать написание статьи по физике на заказ? Авторы Студворк к вашим услугам!

Тест по теме «Понятие фотоэлектрического эффекта»