Fizikai osztály
24. A fotoelektromos hatás és törvényei. Einstein egyenlete a fotoelektromos effektusnak. A fotoelektromos hatás mérnöki alkalmazása
1900-ban a német fizikus, Max Planck sejtette: a fényt sugárzik és felszívják különálló részek - kvantumok (vagy fotonok). Az egyes fotonok energiáját a képlet határozza meg, ahol a Planck konstans, egyenlő a fény gyakoriságával. Planck hipotézis magyarázza számos jelenség: nevezetesen, a jelenség a fotoelektromos hatás, nyitott, és 1887-ben a német tudós, Heinrich Hertz és vizsgálták kísérleti orosz tudós Alexander Grigorievich Stoletov.
A fotoelektromos hatás az anyag elektron által kibocsátott jelensége a fény hatása alatt. Ha egy elektrométerrel rögzített cinklemezt negatívan rögzít, és elektromos fújással (35. ábra) világít rá, akkor az elektrométer gyorsan lemerül.
A kutatás eredményeként a következő empirikus szabályszerűségek jöttek létre:
- a fémfelület által 1 másodpercen belül kinyert elektronok száma egyenesen arányos a fény hullám által abszorbeált energia ezen idő alatt;
- a fotoelektronok maximális kinetikus energiája lineárisan növekszik a fény gyakoriságával és az intenzitásától függ.
Ezenkívül két alapvető tulajdonság jött létre.
Először is, a fotoelektromos hatás tehetetlensége: a folyamat azonnal elindul, amikor a fény elkezdődik.
Másodszor, az egyes fémek esetében a minimális frekvencia jellemzője - a fotoelektromos hatás piros szegélye. Ez a frekvencia olyan, hogy amikor a fotoelektromos effekt nem jelenik meg semmilyen fényenergiában, és ha, akkor a fotoelektromos hatás még alacsony energiával kezdődik.
Az elmélet a fotoelektromos hatás létrehozott egy német tudós, Albert Einstein 1905-ben az alapja Einstein elmélete alapján a koncepció az elektron kilépési munkáját a fém és a fogalom a kvantum fénykibocsátás. Einstein elmélete szerint a fotoelektromos hatás a következő magyarázattal szolgál: egy mennyiségi fény elnyelésére, egy elektron energiát vesz fel. A fémektől való távozáskor az egyes elektródok energiája bizonyos mértékig csökken, amit munkaműveletnek () neveznek. A munka kimenet olyan munka, amelyet el kell költeni az elektron eltávolítására a fémből. Ezért az elektronok maximális kinetikus energiája a kibocsátás után (ha nincs más veszteség):. ezért
.
Ezt az egyenletet Einstein-egyenletnek nevezik.
Vannak félvezető fotocellák, amelyek fény hatása alatt megváltozik az aktuális hordozók koncentrációja. Hozzá vannak szokva az automatikus vezérlő áramkörök (pl turnstiles metró), a váltakozó áramú, mint a nem megújuló áramforrás óra, számológép, tesztelték az első napelemes autók használják napelemek Föld műholdak, bolygóközi és orbitális automata állomások .
A fotoelektromos hatás jelenségével fotokémiai folyamatok társulnak a fénytevékenység során a fotográfiai anyagokban.