Различают внешний и внутренний фотоэффект.
Внутренний фотоэффект наблюдается в полупроводниках и в том, что под действием света электроны отрываются от атомов, но остаются внутри кристалла, в результате чего увеличивается проводимость полупроводника.
Внешний фотоэффект - это явление вырывания электронов с поверхности металла под действием света. Внешний фотоэффект был открыт Герцем в 1887 г. и исследован Столетова в 1888-89 гг Схема опытов Столетова приведена . Эта схема позволяет исследовать вольт-амперную характеристику вакуумного фотоэлемента - зависимость фототока И от напряжения U между электродами. Кривые на рис. 6.29 соответствуют двум различным освещенности Ф катода. При увеличении напряжения все большее количество выбитых электронов достигает анода, поэтому фототок возрастает. Максимальное значение фототока Ин (ток насыщения) соответствует следующим значениям U, при которых все электроны достигают анода. С свобод-амперной характеристики видно, что при фототок не исчезает. Электроны, выбитые светом с катода, имеют отличную от нуля кинетическую энергию и могут достичь анода без внешнего поля. Для прекращения фототока необходимо приложить задерживающее напряжение. Основные закономерности фотоэффекта:
1. сила фототока насыщения прямо пропорциональна к интенсивности света, падающего на катод;
2. кинетическая энергия вырванных электронов увеличивается с увеличением частоты падающего света;
3. существует минимальная частота, с которой начинается фотоэффект;
4. фотоэффект - безынерционно.
Теоретическое объяснение фотоэффекта дал Эйнштейн в 1905 г. Он использовал гипотезу Планка о квантовой природе излучения света и предположил, что энергия поглощенного кванта идет на работу выхода электрона из металла и оказания электронный кинетической энергии. Это - уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Оно дает возможность правильно объяснить все законы фотоэффекта. Увеличивая световой поток данного спектрального состава, мы увеличиваем число квантов энергии, которые падают на фотокатод. Это приводит к росту количества вырванных электронов, а следовательно, и к росту тока насыщения (И закон фотоэффекта).
Из (6.64) непосредственно вытекает, что максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с увеличение частоты падающего излучения и не зависит от его интенсивности, поскольку ни ?, ни А от интенсивности света не зависят (II закон фотоэффекта). Наименьшая частота ?0 (наибольшая длина волны ?0), при которой еще возможен фотоэффект, является красной чертой фотоэффекта (III закон фотоэффекта). Эта частота зависит только от работы выхода электрона, т.е. от химической природы вещества и состояния его поверхности.
Загрузка...