Фотоны. Постоянная Планка. Фотоэффект. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Применение фотоэффекта

1.

Фотоны. Постоянная Планка.
Фотоэффект. Уравнение
Эйнштейна для
фотоэффекта.
Применение фотоэффекта.

2.

Определение фотона.
Фотон
ы
Фотон - материальная, электрически нейтральная частица, квант
электромагнитного поля (переносчик электромагнитного
взаимодействия).
Основные свойства фотона
1.Является частицей электромагнитного поля.
2.вижется со скоростью света.
3.Существует только в движении.
4.Остановить фотон нельзя: он либо движется со скоростью, равной
скорости света, либо не существует; следовательно, масса покоя фотона
равна нулю.

3.

Наблюдение фотоэффекта
Г. Герц в 1888г впервые наблюдал явление
фотоэффекта

4.

Опыты Столетова по
фотоэффекту
С увеличением энергии
излучения
ток насыщения растет
Ек max = mV2 = е
Uзапирающее

5.

Энергия фотона
масса фотона
Импульс фотона
длина волны
(м)

6.

Гипотеза
Планка
Атомы вещества излучают энергию
+
отдельными порциями – квантами.
Энергия кванта прямо
пропорциональна частоте
излучения.
Макс
Планк
h– постоянная
Планка

7.

- вырывание
Фотоэффект
электронов
из вещества
под действием
света.
Генрих
Герц

8.

Опыт Герца (1887 год)
+

9.

Исследование фотоэффекта (1888
год)
А. Г.
Столетов

10.

Законы
фотоэффекта
1 закон: количество электронов, вырываемых
светом
в единицу времени прямо пропорционально
энергии падающего света.
2 закон: скорость фотоэлектронов зависит
только
от частоты падающего света.

11.

Уравнение Эйнштейна
Альберт
Эйнштейн
Энергия поглощенного кванта света
расходуется
на работу выхода электрона из металла
и на приобретение им кинетической энергии.

12.

Красная граница фотоэффекта –
наименьшая частота падающего
света,
начиная с которой наблюдается
фотоэффект

13.

Применение фотоэффекта
Фотоэлемент –
устройство, в котором энергия света
преобразуется
в электрическую энергию или управляет ею.
ано
д
вакуумн
ый
като
д
полупроводнико
вый

14.

Фотоэлементы
в фотометрии
для измерения силы света, освещенност
применяются:
в кино для воспроизведения звука, в фототелеграфах;
в автоматизации производства;
в качестве источников тока в часах, микрокалькулятор
проходят испытания первые солнечные автомобили;
используются в солнечных батареях на искусственных
спутниках Земли межпланетных и орбитальных
автоматических станциях.
Если энергию, поставляемую на нашу планету Солнцем
год,
перевести в условное топливо, то эта цифра составит
около 100 триллионов тонн.
И если
бы человек
смог
длячем
своего
Это
в десять
тысяч
развзять
больше,
нам нужно.
внутреннего
потребления хотя бы один процент, то это бы
решило
многие проблемы на века вперед.

15.

КПД солнечных батарей
приблизительно 10% и,
как показывают
теоретические расчеты,
может быть доведён до 22%
Открываются широкие
перспективы их
использования в качестве
источников для бытовых и
производственных нужд.
солнечная
станция

16.

солнечный
электромобиль
"Город солнца"
( крыши покрыты солнечными
панелями)
солнечные батареи для мобильного телефона,
ноутбука

17.

международная космическая
станция
космический
корабль
искусственный спутник
Земли

18.

мотоцикл на солнечной
батарее
куртка со встроенными
солнечными
элементами питания
часы, калькулятор с
фотоэлементами

19.

Гипотеза о световом давлении
(рис. 6.12).
Впервые гипотеза о световом давлении
была высказана в 1619 г. немецким
ученым И. Кеплером (1571-1630) для
объяснения отклонения хвостов комет,
пролетающих вблизи Солнца

20.

Давление света с точки зрения
волновой теории
• В 1873 г. Дж. Максвелл, исходя
из представлений об
электромагнитной природе
света, пришел к выводу:
свет должен оказывать давление на
препятствия
(благодаря действию силы Лоренца).

21.

Расчёт светового давления в теории
Д. К. Максвелла
В яркий день свет Солнца, падающий на зеркальную
поверхность площадью 1 м2 действует на неё с силой 4,1•10-6 Н.

22.

Опыты П.Н. Лебедева
Трудности:
А) давление света мало
Б) радиометрический эффект
(мешал)
В) конвекционные потоки воздуха
(мешали)
Устранение: тонкие крылышки,
вакуум, большой сосуд,
светофильтры ИК.

23.

Схема опыта П.Н. Лебедева
Давление света зависит от
коэффициента отражения
поверхности
Экспериментальное измерение давления света
(≈10-6Н/м2) с точностью до 2% совпало с
теоретическими расчётами Максвелла.

24.

Давление света с точки зрения квантовой
теории
Световое давление:
на черную поверхность
на белую(и зеркальную) поверхность
Интенсивность света I энергетическая характеристика:

25.

• Световое давление играет
существенную роль в космических и
внутриатомных процессах
(стабильность звезд).

26.

Химическое действие света
…отныне луч солнца
стал послушным
рисовальщиком всего
окружающего…
Доминик Араго,
французский физик

27.

Фотохимическая реакция
- это химический процесс,
протекающий под действием
видимого света и
ультрафиолетовых лучей.
Фотохимические реакции могут протекать либо по
пути синтеза (образование под действием света из
молекул исходных веществ более сложных молекул),
либо по пути разложения (образование под действием
света простых молекул из более сложных).

28.

Химическое действие света
• Отбеливание и выцветание, загар

29.

Кислород
Фотосинтез
СО₂+ 2Н₂О+ hν↦CH₂O+ H₂O+ O₂
Фотосинтез — процесс образования углеводов под
действием света с выделением кислорода растениями и
некоторыми микроорганизмами. Происходит это в
молекулах хлорофилла под действием красных лучей
солнечного спектра. Обеспечивает круговорот кислорода в
природе .

30.

Фотография
“фотография” - рисование светом, светопись,
имеет греческое происхождение(“фото” –
свет, “графо” – рисую, пишу).