Наука і цікавості

Що таке фотоелектричний ефект

У сучасному світі фотоелектричний ефект використовують практично повсюдно: сигналізації, сонячні панелі, датчики і т. п. Давайте дізнаємося про таке відкриття більш докладно.

Історія відкриття фотоелектричного эффектаФотоэлектрический ефект був відкритий ще в кінці 19-го століття, а саме в 1887 році вченим Р. Герцем, який виявив у ході експерименту, що іскровий розряд між цинковими кульками проскакує набагато легше коли один з куль освітлений ультрафіолетовим світлом.У тому ж році А.

Р. Столєтов з’ясував, що высвобождаемый під дією світла заряд має від’ємний знак.У 1898 році Ленард і Томсон встановили, що заряд частинок, вырываемый з речовини під дією світлового потоку, дорівнює питомій заряду електрона.

Як бачите, відкриття викликало непідробний інтерес у науковому співтоваристві і практично відразу поставило величезна кількість фундаментальних питань. А все тому, що на той момент жодна теорія не могла пояснити цей ефект скільки-небудь прийнятним чином.Звичайно, класична теорія металів не забороняла світловому потоку вибивати електрони з металу.

За класичним міркуванням електромагнітні хвилі цілком могли «вимивати» електрони з структури металу аналогічно з тим, як морські хвилі піднімають на поверхню і прибивають до берега різні матеріали.Ось тільки проблема була в тому, що так просто фотоефект пояснити не виходило і ось чому:Електрони з’являлися мало не миттєво після того, як запускався процес опромінення металу світловим потоком.Як виявилося, фотоефект виникало навіть при самому слабкому світловому потоці, а при зростанні інтенсивності опромінення енергія «вимиваються» електронів залишалася незмінною.

Фотоефект практично безынерционен.Для кожної речовини існує своя нижня межа фотоефекту. Це така частота, при якій ще спостерігається даний ефект.

Ці чинники ніяк не вписувалися в класичне бачення взаємодії світла з електронами.Вирішення цих проблем було знайдено знаменитим фізиком А. Ейнштейном в самому початку 20-го століття.

Причому знайдене ним рішення дало серйозний імпульс у розвитку квантової механіки.Так ось незадовго до відкриття Ейнштейна інший вчений Макс Планк продемонстрував, що випромінювання чорного тіла можна цілком описати, прийнявши допущення, що атоми можуть випромінювати, так і поглинати світло певними енергетичними порціями – квантами.Планк висував припущення, що такий феномен обумовлений специфічною будовою атома, а не природою світла.

А ось вже Альберт Ейнштейн висунув теорію, що сам світло поширюється так званими порціями, які отримали назву фотони.При цьому фотони мають двоїстої природою і можуть вести себе як частинка, так і хвиля.Так от при взаємодії з електроном фотон може вести себе як частинка, і грубо кажучи, буквально вибивати електрон зі своєю атомарної орбіти.

Якщо провести аналогію, то краще всіх підходить асоціація із зіткненням двох більярдних куль.І що примітно, щоб таким чином вибити електрон цілком вистачить і одного фотона. При збільшенні інтенсивності світла зростає число фотонів (а значить і кількість выбиваемых електронів), але не енергії окремо розглянутого електрона.

А це означає, що ні енергія, ні швидкість фотоэлектрона жодним чином не залежать від інтенсивності світлового потоку. Залежність є тільки від частоти.В результаті таких міркувань вченим була виведена наступна формула:Це рівняння описує енергію фотоелектронів.
І виходить, що фотоелектричний ефект – це ні що інше як явище взаємодії світлового потоку (або ж іншого електромагнітного випромінювання) з матеріалом, при якому відбувається вибивання електрона з атома речовини за рахунок точного попадання в нього світлового кванта потоку.Якщо вам сподобалася стаття, тоді не забудьте поставити лайк і поділитися матеріалом. Спасибі за вашу увагу!

Related posts

Leave a Comment