A jelenséget a fotoemissziós

1.1 A törvények a fotoelektromos hatás

1.2 magyarázata a fényelektromos hatás törvények

II. Leírása a laboratóriumi gyakorlat

2.1 táblázatok, grafikonok

Fejezet III. Alkalmazás jelenség külső PhotoEffect

Irodalom

Fizika nagy szerepet játszik a modern tudomány, a fejlesztés a modern technológia és az összes gazdasági ágazatban. Ez határozza meg a értéke természetesen a fizika a középiskolában programokat. A cél a fizika persze, hogy megismerjék az alapvető fizikai jelenségek és mechanizmusok, törvények és gyakorlati alkalmazások. Ez alapkövét a tanulmány a fizikai általános műszaki és speciális szakterületek. Megfelelő megértése a természet fizikai jelenségek különösen fontos az olyan új kérdések merülnek fel, hogy a gyakorlat során a mérnöki.

A tanulmány a fizika segít, hogy egy helyes dialektikus materialista világnézet.

A szerepe a fizikai workshop nagyon magas, mert a laboratóriumi környezetben a tanuló képes reprodukálni a jelenséget, és vizsgáljuk meg. Ahhoz, hogy tanulmányozza a jelenséget a hallgató használ összetett álló eszközök fejlődése tudományos hipotézis magyarázza a jelenséget, arra a következtetésre jut.

Módszertani útmutató a teljesítmény a laboratóriumi munka „A tanulmány a jelenség a külső fotoelektromos hatás” világítja meg a fejlesztési elképzelések vezettek a megvalósítása alkalmatlansága klasszikus fizika viselkedésének leírására mikroszkopikus tárgyak juttatunk a magyarázata a jelenség, amely az intézkedés a fény szempontjából kvantumelmélet. Az elméleti rész foglalkozik a törvények a fotoelektromos hatás, és alkalmazza azokat a design optikai eszközök. Módszer gyakorlati munka lehetővé teszi magát, hogy ellenőrizze az érvényességét PhotoEffect törvényszerűségek és jellemzői építésének grafikus minták. [5]

Célkitűzés: A tanulmány a jelenség fotoemissziós tanulmány a példa az alapvető jellemzői a napelemek:

· Egy kísérleti tanulmány alapvető törvényei, a fotoelektromos hatás;

· Meghatározása Planck-állandó;

· Meghatározása az elektron kilépési munka és a fotoelektromos küszöböt.

Fejezet I. Háttér felfedezés a jelenség fotoemissziós

1887-ben, H. Hertz felfedezte, hogy ha a közvetlen, hogy a negatív elektród a szikrafogóval ultraibolya sugárzás, a villamos kisülés jön létre egy alacsonyabb feszültség az elektródák között, mint annak hiányában a megvilágítás. Hertz volt képes, hogy pontos magyarázat erre a jelenségre. Kísérletek a Hallwachs, és különösen alapos kutatás A. G. Stoletova. végzett 1888 - 1889 év. lehetővé tette, hogy megértsék a lényegét jelenségek észlelt Hertz: ez a fény által okozott kopogtató negatív töltések a fém katód levezető. Ezt követően mérjük a külön díj a részecskék azt mutatta, hogy azok az elektronok. [1] elektronok összehangolás jelenség a szilárd anyagok és folyadékok által fény nevezett külső fotoelektromos hatás, és így elektronok kivesszük néha fotoelektronok.

Ahhoz, hogy tanulmányozzuk a fényelektromos hatás Stoletov gyűjteni a következő diagram (1. ábra). A K fémlemez (a fotokatód) csatlakozik a negatív pólusa akkumulátort.

A grafikon a 2. ábrán, és azt mutatja, hogy egy bizonyos feszültség értéket U fotoelektromos eléri a maximális értéket, majd állandó marad bármilyen érték. Ez azt jelenti, hogy minden elektronok fotokatódról lát fényt, eléri az anód. Maximális áram az úgynevezett telítési áram egy adott fényáram F. Ha az érték változását a fényáram F, megkapjuk a család görbék fotokatódról (2b). [2,8]

A pozitív pólust keresztül csatlakozik galvanométer fém háló A (anód). A két elektróda egy üvegedényben, ahonnan a levegő evakuáljuk. Amikor megvilágított egy katód (K lemez) gyengeáramú keletkezik az áramkörben, amelyet a mérleg galvanométer. Ez az áram az úgynevezett fotoáram, míg az elektronok, látja a fény a katód, - fotoelektronok. A fotoelektromos egy mozgást az anód felé az elektronok kilépő a katód fényáram. [6]

1.1 törvények fotoemissziós

Stoletov vizsgálták a függőség a fotoáram az alkalmazott feszültségtől között az anód és a katód. A általánosítva kapott adathalmazt Stoletov három törvényei fotoemissziós.

I. Egy fix frekvencia a beeső fény a fotoelektronok száma felszabadult a katód egységnyi idő arányos a fényintenzitás (teljesítmény telítési áram arányos a besugárzott Ee katód).

II. A maximális kezdeti sebesség (a maximális kezdeti kinetikus energia) nem függ fotoelektronok beeső fény intenzitása, és határozza meg csak a frekvencia N

III. Minden anyag, ott van a vörös szélén a fotoelektromos hatás, azaz a minimális frekvencia fény (attól függően, hogy a kémiai anyag természetétől és állapotától felületén), amely alatt a fényelektromos hatás lehetetlen. [9]

1.2 magyarázata törvény fotoemissziós

Kísérletesen meghatározott törvények a fotoelektromos hatás nem magyarázható alapján elektromágneses hullám elmélet a fény. Szemszögéből az elektromágneses hullám elmélet, elérje a fém felületét, kényszerű rezgések elektronok figyelembe őket a fém. De akkor ez időt vesz igénybe a „swing” elektronok, és az alacsony könnyűfém legyen érzékelhető késés kezdete között világítás és elektron emissziós pont. Továbbá, a kinetikus energia kilépő elektronok a fém, kell függenie az amplitúdó a izgalmas erő, és ezáltal az elektromos mező intenzitás az elektromágneses hullám. Ezek a megállapítások azonban ellentmond a törvény a fotoelektromos hatás. Az így kapott oldat Albert Einstein 1905-ben teljesen eltérő okokból. A törvények a fotoelektromos hatás nem lehet azzal magyarázható, hogy a klasszikus fizika törvényei, amit eddig érintett. Elmagyarázni nekik, Einstein 1905-ben használta a gondolat, korábban kifejtett, a német fizikus Max Planck, amely szerint a fény - részecskefolyam fotonok. A E energiáját minden egyes foton, úgynevezett kvantum, egyenlő:

N-, ahol a frekvencia a fény, és a H - együttható, az úgynevezett Planck állandó és egyenlő 6,63. 10 -34 J. P.

Einstein azt javasolta, hogy a foton törölheti a felületet csak egy elektront és egy elektron, hogy elkerülje az anyag, szükséges munka elvégzésére AO kimenet. Ezután a törvény az energiamegmaradás jelezte, hogy a fényelektromos hatás fotonenergia h n egyenlőnek kell lennie a munka mennyiségét kimeneti AO és a kinetikus energia a fotoelektron v sebességgel és m tömegű:

Egyenlet (1.2), ami megmagyarázza a törvények a fotoelektromos hatás, az úgynevezett Einstein egyenletet a fotoelektromos hatás. Minél több foton, annál inkább ütni fotoelektronokat. Ez a magyarázata a törvény a fotoelektromos hatás №1. Az (1.2), a kinetikus energia fotoelektronok egyenesen arányos a frekvenciáját a fény és nem függ annak intenzitása, ami megmagyarázza a törvény a fotoelektromos hatás №2. Egyenlet (1.2), hogy a fotoelektron szükséges ahhoz, hogy a munka AO kilép. és a fény frekvenciája kisebb, mint lmin = AO / h nem okoz a fotoelektromos hatás, ami megmagyarázza a törvény a fotoelektromos hatás №3. [8,10]

II. Leírás A laboratóriumi kísérletek

Az installáció egy univerzális-4 monokromátor PA, F195 árammérő, voltmérő DC-cézium-antimon vákuum fénysorompó (SEC), áramforrások HPR-24 IET-2. Fény a napelem folyik át átlátszó résszel.

A két elektróda vákuum cső csatlakozik egy akkumulátort, hogy a potenciométer R nem csak értékét és jele a feszültséget őket. A jelenlegi származó, a katód megvilágítás monokromatikus fényt (révén kvarcüveggel), mért milliammeter benne az áramkörben. [11]

2.2 táblázatok és grafikonok

Táblázat. №1. Removal előre ág feszültség jelleggörbe fénysorompó.

Az intenzitás a fotoelektromos hatás attól függ, hogy a hullám hossza beeső fény. Ugyanakkor sugárzási teljesítmény erőssége a telítési áram más lesz a különböző hullámhosszakon l. fénysorompó érzékenység függ a beeső fény hullámhossza az úgynevezett spektrális jellemzőit. [4] állandó Planck spektrális PhotoEffect

A kilépési munka - a különbség a minimális energia, amit meg kell közölt valamely elektron „azonnali” eltávolítását a szilárd test térfogata. Itt „azonnal” azt jelenti, hogy egy elektron eltávolítjuk a szilárd keresztül ezt a felületet, és átkerül egy olyan pontig, amely található elég távol a felületre. Ugyanakkor figyelmen kívül hagyják a további munkát kell fordított legyőzni a külső területeken felmerülő miatt újraelosztása felületi töltéssel rendelkeznek. Így a kilépési munka egy és ugyanazon anyag eltérő a különböző felületek. [7,8]

Amikor eltávolítja egy elektron a végtelenig kölcsönhatása a díjak benne maradt szilárd test vezet az indukciós makroszkopikus felületi töltések (ha figyelembe vesszük egy félig végtelen minta elektrosztatikai az úgynevezett „kép díj”). Amikor mozog az elektron területén indukált töltés történik további munkát, ami által meghatározott dielektromos pronitsaemostyuveschestva, minta geometriája és tulajdonságait a más felületeken. Ennek eredményeképpen, az általános teljesítményt az elektron mozgásának bármilyen mintából pontot bármely más pont (beleértve a pont a végtelen) nem függ az utazási útvonal, hogy van, a felülete, amelyen át az elektron eltávolították. Ezért a szilárdtest fizika, ez a munka nem tartalmazza, és nem tartalmazza a kilépési munka. [1,2]

A munka funkciója a külső fotoelektromos hatás - a minimális energia eltávolítani egy elektront egy anyag fény hatására.

elektron kilépési munka értéke 1,66 eV. 750 nm-nél.

Ennek eredményeként a besugárzás elektronok kilökődött az elektróda, elérheti a számláló elektród és létrehozni valamilyen kezdeti áram. A növekvő feszültség, mező gyorsítja az elektronok és a jelenlegi növekszik, elérve a telítettség, ahol az összes kilépő elektronok elérik az anód.

Ha alkalmazza a záróirányú feszültség, az elektronok lefékeződik és a jelenlegi csökken. Az úgynevezett fotoelektromos zárófeszültségét leállítjuk. A törvény szerint az energiamegmaradás:

m-, ahol az elektron tömege, és a Hmax - maximális sebessége a fotoelektron.

Táblázat. № 4. Eltávolítás zárófeszültségét gyakoriságától függően n.

A növekvő feszültség, mező gyorsítja az elektronok és a jelenlegi növekszik, elérve a telítettség, ahol az összes kilépő elektronok elérik az anód.

Planck-állandó - állandó a fő kvantumelmélet együttható kapcsolatos nagyságát az elektromágneses sugárzás a fotonenergia és a frekvencia, valamint az általános energia mennyisége kvantumait lineáris rezgő fizikai rendszer a frekvencia. Planck említik először a munka, melynek célja a hősugárzás, ezért nevezték el. [5]

Az értékek a Planck-állandó származó elméletileg és kísérleti megközelítőleg azonos.

Fejezet III. ALKALMAZÁS hatásai fotoemissziós

Alapján a külső fotoelektromos hatás működése az elektrooptikai átalakító (EOC) kialakítva, hogy a képet egy spektrális régiót egy másik, és a javítására fényerejének képek. A gyorsított és koncentrált elektromos térben az elektronok elérje a foszfor képernyőnél. Itt az elektronikus kép segítségével katódlumineszcens visszaalakítani fény.

Az orvostudományban, EOC használják, hogy fokozza a fényerőt a röntgenkép, ez jelentősen csökkenti a humán dózis. [9]

Ha a jelet az EOC benyújtja a scan a televíziós rendszer a TV képernyőn, akkor kap egy „termikus” image tárgyakat. Testrészek különböző hőmérsékletű, különböző színű a képernyőn, vagy ha színes képet, vagy fény, amikor a kép fekete-fehér. Ez a technikai rendszer úgynevezett hőtérkép, termográfia alkalmazunk.

Fotocellák külső PhotoEffect, átalakítjuk villamos energia csak kis része a sugárzási energia. Ezért, mivel az elektromos áramforrás nincs használatban, de széles körben használják a különböző automatikus vezérlő áramköröket Elektromos áramkörök fénysugarakat.

Használata fotocellák végzett hangvisszaadás rögzített film, és az átviteli mozgó képek (TV).

A léginavigációs a katonai széles körben használják a napelemek, amelyek érzékenyek az infravörös sugarakat. Infravörös sugarak láthatatlanok számukra felhők és a köd is átlátszó.

A kombináció a fotoelektromos hatás egy másodlagos elektron emisszió felvisszük fotomultiplierek (PMT): gyenge fénysugár a fotoelektronok gyorsított hiányzik számos katódok, dombornyomás mindegyik másodlagos elektronok és lavina erősítő. Amplification 9-szakaszban fotoelektron-sokszorozó eléri a 106, azaz a a kimenet a fotoelektron-sokszorozó áram egymilliószor nagyobb, mint az elsődleges photocurrent. [9]

A jelenség a belső fotoelektromos hatás alapú munka fotó-ellenállásokat.

3. A félvezetők.

Fotoelektromos hatás már széles körben gyakorlati alkalmazása. Eszközöket, amelyek alapozott mérési elv a fényelektromos hatás nevezik napelemek. Fotocellák külső PhotoEffect, átalakítani sugárzási energiát elektromos energiává alakítja csak részben. Mivel az átalakítás hatásfoka kicsi, mivel áramforrások ne használjon napelemek, de azok használatát különböző automatikus vezérlő áramköröket Elektromos áramkörök fénysugarakat.

Belső fotoelektromos hatást használják fotoellenállások. Szelep fotoelektromos hatás felmerülő félvezető napelemek p-n átmenetet használjuk, hogy közvetlenül átalakítani sugárzási energiát elektromos energiává alakítja (napelemek). Előfeltételei a megjelenése a belső fotoeffekta- részecske kell csatlakoztatni, és a foton energiája nagyobb kell legyen, mint a kötési energia. Belső fotoelektromos hatás is előfordulhat félvezetők és dielektrikumokban (a fémek is).

Így, a fényelektromos hatás - ezt a jelenséget a kibocsátást az elektronok a szilárd anyagot elektromágneses sugárzás.

· Telítettség fotoáram arányos a fény fluxus;

· Fotoelektromos hatás egy küszöbértéket: amikor a sugárzás hullámhossza, annál nagyobb lmaks ( „red” border), elektronok kiütötte. Lmaks értéke független a fényáram;

· Egy elektron energia értéke egy gyakoriságának növekedése a fény csökkenése (l) nem csökken, hanem növekszik. Sőt, lineárisan növekszik.

Magyarázat fotoelektromos tulajdonságait abból a szempontból kvantumfizika tartozik A. Einstein: fényelnyelő rész (fotonok), és van egy energia beszerzése a név fotont.

Elektronikus szerez mozgási energia nem fokozatos (gyorsított az elektromos mező által a hullám), és azonnal - mint kölcsönhatás eredményeként egyetlen jogi aktus. A monokromatikus nyaláb fotonok mind azonos energia hn. Növelése a nyaláb intenzitása megnő fotonok száma a fényt, de nem befolyásolja az energia, ha a frekvencia változatlan marad. Késleltető feszüitségfüggésének a sugárzási frekvencia, mint láttuk, ez egy egyenes, amelynek meredeksége határozza meg az értékét Planck állandó.

Így a foton elmélet hozzáadja az új tulajdonságok a szokásos tulajdonságait a fény (diffrakciós és polarizáció). Nem igényel feladom régi ötletek a világ; ehhez csak egy kombinációja fogalmak, hogy a koncepció a fotonok az elektromágneses hullámok.

Van még egy csomó más kísérletek is azt mutatják, hogy a hozzájárulásával a foton elmélet és a kísérlet.

Vizsgáltuk a keresési fény könnyezés jelenség az elektronok a fém felületén az úgynevezett külső PhotoEffect. De, mint kiderült, a foton átadhatja az energiát, hogy külön az elektron vagy atomi héj nukleonra atommag. Ezt a jelenséget nevezzük belső fotoelektromos hatás. Előfeltételek: a részecske kell csatlakoztatni, és a foton energiája nagyobb kell legyen, mint a kötési energia. Belső fotoelektromos hatás is előfordulhat félvezetők és dielektrikumokban (a fémek is).

A rendszer segítségével a jogszabályok az energiamegmaradás és a lendület nem lehet bizonyítani, hogy a foton is felszívódik a szabad részecske. A fém, az elektron kölcsönhatásba lép rácsos atomok. Ezért, amikor egy foton abszorbeálása egy elektron része foton impulzus átvihetők a fém rács.

IRODALOM

2) Gevorkyan RG Shepel V. Természetesen az általános fizika. - Moszkva magasabb Iskola 1968.

4) Savel'ev IV Természetesen az általános fizika. V.3. MM: Nauka.1973 város

6) Tarasov LV Bevezetés a Quantum Optics: tankönyv. utasítás az iskolák számára. -M :. ügyvezető. wk. 1987.

előző ◈ a következő