Гипотеза Макса Планка. Явление Фотоэффекта

1. Гипотеза Макса Планка. Явление Фотоэффекта.

2.

Электромагнитному излучению присущи как
волновые, так и квантовые свойства.
Чем больше длина волны излучения, тем
больше оно обнаруживает волновые
свойства. Чем меньше длина волны, тем
отчетливее проявляются квантовые
свойства излучения.

3.

4. Гипотеза Планка

Свет излучается и поглощается порциями –
квантами
E=h - энергия кванта, где
-34
h=6,63 10 Дж·с
(постоянная Планка)

5.

Фотоны.
Кванты света получили название фотонов.
Согласно закону пропорциональности массы
и энергии и гипотезе Планка, энергия фотона
определяется по формулам:
Е = mсс2, Е= hν.
Приравнивая правые части этих уравнений,
получаем выражение для массы фотона:
m= hν/сс2,
или, учитывая, что сс = λ∙ν,
m = hν/λ.

6.

Импульс фотона — это произведение его
массы на скорость:
Р = mсс.
Подставив m, получим:
Р= hν/сс или Р = h /λ.
Масса покоя фотона равна нулю. Квант
электромагнитного излучения существует
только распространяясь со скоростью света,
обладая при этом конечными значениями
энергии и импульса. В монохроматическом
свете с частотой ν все фотоны имеют
одинаковую энергию, импульс и массу.

7.

Фотон — элементарная частица, лишенная
массы покоя и электрического заряда, но
обладающая энергией и импульсом. Это
квант электромагнитного поля, которое
осуществляет взаимодействие между
заряженными частицами.
Поглощение и излучение электромагнитной
энергии отдельными порциями —
проявление корпускулярных свойств
электромагнитного поля.

8. Явление фотоэффекта

В 1887 г открыл Генрих Герц
Явление фотоэффекта – вырывание светом
электронов из вещества

9.

В 1888–1890 годах фотоэффект был
экспериментально исследован А. Г.
Столетовым. В экспериментах использовался
стеклянный вакуумный баллон с двумя
металлическими электродами,
поверхность которых была
тщательно очищена.
К электродам прикладывалось
некоторое напряжение U,
полярность которого можно
было изменять с помощью
двойного ключа.

10. Опыты Столетова Законы фотоэффекта

Александр Григорьевич
Столетов (1839-1896,) —
российский физик. Получил
кривую намагничивания железа
(1872), систематически
исследовал внешний
фотоэффект (1888—1890),
открыл первый закон
фотоэффекта. Исследовал
газовый разряд, критическое
состояние и другие явления.
Основал физическую
лабораторию в Московском
университете (1874).

11.

Основные закономерности фотоэффекта:
1. Фототок насыщения прямо
пропорционален падающему на электрод
световому потоку.
2. Максимальная кинетическая энергия
выбиваемых излучением электронов не
зависит от интенсивности излучения, а
определяется только его частотой (длиной
волны) и материалом электрода.
3. Красная граница фотоэффекта
определяется только материалом
электрода и не зависит от интенсивности
излучения.

12.

Один из электродов (катод K) через
кварцевое окошко освещался
монохроматическим светом некоторой
длины волны λ. При неизменном световом
потоке снималась зависимость силы
фототока I от приложенного напряжения.
Зависимость силы фототока от
приложенного напряжения.

13. законы фотоэффекта

14. законы фотоэффекта

15. Теорию фотоэффекта, которая позволила объяснить закономерности, построил в 1905 году Альберт Эйнштейн.

- Красная граница фотоэффекта

16. Работа выхода электронов, эВ

Вольфрам 4,5
Калий
2,2
Литий
2,4
Оксид бария 1,0
Платина 5,3
Серебро 4,3
Цинк
4,2
Цезий 1,8
Медь 4,5

17. Задерживающее напряжение

18. Применение фотоэффекта

19.

МКС
Солнечная батарея на
крыше автомобиля
Солнечно ветровая
энергоустановка

20.

Чаще всего материалом для солнечных
элементов служит Si или GaAs. Солнечные
батареи обычно выполняют в виде плоской
панели из солнечных элементов,
защищённых прозрачными покрытиями. КПД
солнечных элементов может достигать 20%.
Чтобы солнечная батарея имела мощность,
достаточную для снабжения
электроэнергией семьи из нескольких
человек, площадь её панелей должна
составлять 10-20 м2.

21.

22.

23.

12. Определить работу выхода электронов из
натрия, если красная граница фотоэффекта 500
нм.
13. Работа выхода электронов из кадмия равна
4,08 эВ. Какой должна быть длина волны
излучения, падающего на кадмий, чтобы при
фотоэффекте максимальная скорость
фотоэлектронов была равна 2 106 м/с.
14. Определить максимальную кинетическую
энергию электронов, вылетающих из кадмия при
его освещении лучами с длиной волны
345 нм. Работа выхода электронов из кадмия 2,26
эв.