Элементы квантовой, атомной и ядерной физики. Полицинский Е.В. - 18 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

18
мической природы вещества и состояния поверхности), при кото-
рой еще возможен внешний фотоэффект.
3. Число фотоэлектронов, вырываемых светом из катода за 1 с, пря-
мо пропорционально интенсивности света.
4. Фотоэффект практически безынерционен, фототок возникает
мгновенно после начала освещения катода при условии, что час-
тота света ν > ν
min
.
Все эти закономерности фотоэффекта в корне противоречили
представлениям классической физики о взаимодействии света с вещест-
вом. Согласно волновым представлениям электрон при взаимодействии
с электромагнитной световой волной должен был бы постепенно накап-
ливать энергию, и потребовалось бы значительное время, зависящее от
интенсивности света, чтобы электрон накопил достаточно энергии для
того, чтобы вылететь из катода. Как показывают расчеты, это время
должно было бы исчисляться минутами или часами. Однако, опыт пока-
зывает, что фотоэлектроны появляются немедленно после начала осве-
щения катода. В этой модели невозможно было также понять существо-
вание красной границы фотоэффекта. Волновая теория света не могла
объяснить независимость энергии фотоэлектронов от интенсивности
светового потока, пропорциональность максимальной кинетической
энергии частоте света. Таким образом, электромагнитная теория света
оказалась неспособной объяснить эти закономерности.
Выход был найден А. Эйнштейном в 1905 году. Теоретическое
объяснение наблюдаемых закономерностей фотоэффекта было дано
Эйнштейном на основе гипотезы М. Планка о том, что свет излучается и
поглощается определенными порциями, причем энергия каждой такой
порции определяется формулой
E = h·ν (18),
где
34
6,63 10
h
−
= ⋅
Дж·с – постоянная Планка.
Эйнштейн сделал следующий шаг в развитии квантовых пред-
ставлений. Он пришел к выводу, что и свет имеет прерывистую дис-
кретную структуру. Электромагнитная волна состоит из отдельных
порций – квантов, впоследствии названных фотонами. При взаимодей-
ствии с веществом фотон целиком передает всю свою энергию h·ν од-
ному электрону. Часть этой энергии электрон может рассеять при
столкновениях с атомами вещества. Кроме того, часть энергии электро-
на затрачивается на преодоление потенциального барьера на границе
металл – вакуум. Для этого электрон должен совершить работу выхо-
да A, зависящую от свойств материала катода.
Наибольшая кинетиче-
ская энергия, которую может иметь вылетевший из катода фотоэлек-
трон, определяется законом сохранения энергии

Страницы