Курс общей физики. Миловидова С.Д - 57 стр.

UptoLike

Рубрика: 

57
2. Максимальная начальная скорость фотоэлектронов
возрастает с увеличением частоты падающего света и не зависит от
его интенсивности.
3. Независимо от интенсивности света фотоэффект начинается
только при определенной (для данного металла ) минимальной
частоте света ν
кр
называемой красной границей фотоэффекта .
4. Фотоэффект возникает и исчезает почти одновременно с началом
и прекращением облучения; расхождение во времени не превышает
10
-9
с.
Перечисленные законы внешнего фотоэффекта не могут быть
объяснены волновой теорией света . Только первый закон согласуется с
этой теорией : чем больше интенсивность падающего излучения, тем
большее число электронов получит энергию , необходимую для выхода из
металла .
Второй и третий законы объяснить на основе волновой теории света
нельзя . Действительно, по этой теории интенсивность света
пропорциональна квадрату амплитуды электромагнитной волны . Поэтому
свет любой частоты , но достаточно большой эффективности должен был
бы вырывать электроны из металла ; иначе говоря , не должно было бы
существовать красной границы фотоэффекта . Этот вывод противоречит
третьему закону фотоэффекта .
Далее, чем больше интенсивность света , тем большую кинетическую
энергию должен был бы получить от него электрон. Поэтому скорость
фотоэлектрона должна была бы возрастать с увеличением интенсивности
света ;
этот вывод противоречит второму закону фотоэффекта .
Законы внешнего фотоэффекта получают простое истолкование на
основе квантовой теории света . Из уравнения Эйнштейна (2)
непосредственно видно, что скорость фотоэлектрона возрастает с
увеличением частоты света и не зависит от его интенсивности (поскольку
ни А , ни ν не зависят от интенсивности света ). Этот вывод соответствует
второму закону фотоэффекта .
Согласно уравнению (2), с уменьшением частоты света кинетическая
энергия фотоэлектронов уменьшается (работа выхода А постоянна для
данного освещаемого вещества ). При некоторой достаточно малой частоте
ν = ν
кр
(или длине волны λ
кр
=с/ν
кр
)кинетическая энергия фотоэлектрона
станет равной нулю ( mV
2
/2=0) и фотоэффект прекратится , что
соответствует третьему закону фотоэффекта . Это имеет место при hν
кр
=A,
т.е. в случае, когда вся энергия фотона расходуется только на совершение
работы выхода электрона . Тогда
ν
кр
=А /h или λ
кр
=hc/A (3)
Формулы (3) определяют красную границу фотоэффекта . Из этих формул
следует, что она зависит от работы выхода , т.е. от материала фотокатода .
                                          57
       2. М а ксима льна я нача льна я                 скорость        ф отоэлектронов
       воз ра ста ет с у величением ча стоты па да ю щ его света и не з        а висит от
       его интенсивности.
       3. Н ез  а висимо от интенсивности света ф отоэф ф ект на чина ется
       только при определенной (для да нного мета лла ) минима льной
       ча стоте света νкр на з   ы ва емой кра сной гра ницей ф отоэф ф екта .
       4. Ф отоэф ф ектвоз      ника ети исчез    а ет почти одновременно с на ча лом
       и прекра щ ением облу чения; ра сх ождение во времени не превы ш а ет
       10-9с.
       П еречисленны е з      а коны внеш него ф отоэф ф екта не могу т бы ть
объяснены волновой теорией света . Только первы й з                а кон согла су ется с
этой теорией : чем больш е интенсивность па да ю щ его из                 лу чения, тем
больш ее число электронов полу чит энергию , необх одиму ю для вы х ода из
мета лла .
       В торой и третий з    а коны объяснить на основе волновой теории света
нельз я. Д ей ствительно, по этой                    теории интенсивность света
пропорциона льна ква драту а мплиту ды электрома гнитной волны . П оэтому
свет лю бой ча стоты , но доста точно больш ой эф ф ективности долженбы л
бы вы ры ва ть электроны измета лла ; ина че говоря, не должно бы ло бы
су щ ествова ть кра сной гра ницы ф отоэф ф екта . Э тот вы вод противоречит
третьему з   а кону ф отоэф ф екта .
       Д а лее, чем больш е интенсивность света , тем больш у ю кинетическу ю
энергию должен бы л бы полу чить от него электрон. П оэтому скорость
ф отоэлектрона должна бы ла бы воз            ра ста ть с у величением интенсивности
света ;
этотвы вод противоречитвторому з            а кону ф отоэф ф екта.
       За коны внеш него ф отоэф ф екта полу ча ю т простое истолкова ние на
основе ква нтовой            теории света. И з у ра внения Э й нш тей на (2)
непосредственно видно, что скорость ф отоэлектрона воз                        ра стает с
у величением ча стоты света и не з        а висит от его интенсивности (поскольку
ни А, ни ν не з     а висят от интенсивности света ). Э тот вы вод соответству ет
второму з   а кону ф отоэф ф екта .
       С огла сно у ра внению (2), с у меньш ением ча стоты света кинетическа я
энергия ф отоэлектронов у меньш ается (ра бота вы х ода А постоянна для
да нного освещ а емого вещ ества ). П ри некоторой доста точно ма лой ча стоте
ν= νкр (или длине волны λ кр =с/νкр )кинетическа я энергия ф отоэлектрона
ста нет ра вной ну лю ( mV2/2=0) и ф отоэф ф ект прекра тится, что
соответству ет третьему з      а кону ф отоэф ф екта . Э то имеетместо при hνкр=A,
т.е. в слу ча е, когда вся энергия ф отона ра сх оду ется только на соверш ение
ра боты вы х ода электрона . Т огда
                       νкр=А /h или λ кр=hc/A                                         (3)
Ф орму лы (3) определяю т кра сну ю гра ницу ф отоэф ф екта. И зэтих ф орму л
следу ет, что она з    а виситотра боты вы х ода , т.е. отматериа ла ф отокатода .