Zewnętrzny efekt fotoelektryczny.

1. Zewnętrzny efekt fotoelektryczny. Maria Potulska

2. 1. Hipoteza Plancka. W roku 1900 Max Planck rozważając energię ciał rozgrzanych założył, że energia promieniowania cieplnego (e-m) wysyłanego przez ciało jest emitowana w ściśle określonych porcjach, a ich energia jest wprost proporcjonalna do częstotliwości promieniowania e-m wysyłanego przez te ciała. E = hּf h = 6,626 × 10-34 J·s Kwantpromieniowania elektromagnetycznego (e-m) – najmniejsza porcja energii promieniowania e-m. Później nadano mu nazwę foton lub „cząstka światła”.

3. http://pl.wikipedia.org/wiki/Grafika:Photoelectric_effect.pnghttp://pl.wikipedia.org/wiki/Grafika:Photoelectric_effect.png 2.Efekt fotoelektryczny. Emisja cząstek z pewnej klasy materiałów pod wpływem promieniowania e-m • ZEF – emisja fotoelektronów z powierzchni ciała do próżni Gazy - fotojonizacja Ośrodki skondensowane Metale - przewodniki

4. 3. Historia odkrycia ZEF. (ZEF - Zewnętrzny efekt fotoelektryczny.) Heinrich Hertz(1886) – potwierdzenie dośw. istnienia fal e-m, przewidzianych przez Maxwella w 1865 roku (UV, kulki cynkowe w iskierniku) http://galileo.phys.virginia.edu/classes/252/photoelectric_effect.html

5. Eksperyment Hertza pozwolił na doświadczalne ustalenie podstawowych właściwości efektu fotoelektrycznego.

6. 4.Artykuł Einsteina. Rok 1905 – „Annalen der Physik” Albert Einstein. „O pewnym heurystycznym podejściu dotyczącym zjawiska emisji i przemian światła”- Albert Einstein Wykorzystał i rozszerzył wprowadzoną przez Maxa Plancka ideę kwantów (en. ciał rozgrzanych jest emitowana i pochłaniana w porcjach).

7. 5. Fakty doświadczalne ZEF: • Natężenie prądufotoelektrycznego jest wprost proporcjonalne do natężenia padającego prom. e-m. • Istnieje częstość graniczna poniżej której nie występuje ZEF • Maksymalna energia kinetyczna oraz prędkość fotoelektronów nie zależą od natężenia światła (zal. od częstości) • Nie występuje zauważalne opóźnienie w emisji fotoelektronu (nawet, jeśli pada tylko niewielka ilość fotonów) czas między pochłonięciem fotonu a emisją fotoel. < 10-10s Artykuł: „Dziedzictwo berneńskiego referenta” – Świat Nauki, październik 2004.

8. Według teorii klasycznej (falowej): • EF powinien zachodzić dla każdej częstotliwości światła. • jeżeli wiązka promieniowania jest dostatecznie słaba = można zaobserwować mierzalne opóźnienie • Energia elektronów emitowanych powinna rosnąć wraz ze wzrostem natężenia fali światła

9. Tego nie dało się wyjaśnić na podstawie fizyki klasycznej !!! ROZWÓJ FIZYKI KWANTOWEJ TEORIA EINSTEINA

10. Według teorii kwantowej: Wiązka światła składa się z „cząstek” E = hּf h = 6,626 × 10-34 J·s Einstein stwierdził, że aby ZEF zachodził: Ef = hּf ≥ W W – praca wyjścia

11. Praca wyjścia W Najmniejsza energia jaka musi zostać dostarczona do ciała (metalu) aby z jego powierzchni można było uwolnić elektron. W = hּfg fg – częstotliwość graniczna (poniżej tej częstotliwości nie zachodzi ZEF dla danego metalu)

12. Częstotliwość graniczna fg: Częstotliwość graniczna fg Długofalowy próg czułości lg

13. 6. Wzór Einsteina – Millikana: Jeżeli Ef >W, to: Energia kinetyczna = energia najszybszych fotoelektronów. Opóźnienia emisji nie obserwujemy – ilość fotoelektronów jest proporcjonalna do ilości fotonów

14. Zależność max energii kinetycznej od częstotliwości.

15. 4. Fotokomórki i ich charakterystyki

16. Podział fotokomórek: • Ze względu na wypełnienie: próżniowe gazowe • Ze względu na zastosowanie na serie: techniczną pomiarową specjalną

17. Charakterystyki fotokomórek: • Charakterystyka prądowo – napięciowa.

18. Charakterystyka prądowo – napięciowa. Zależność od natężenia

19. Charakterystyka prądowo – napięciowa. Zależność od częstości

20. 5.Przedstawienie stanowiska pomiarowego. Schemat układu pomiarowego.

21. Zdjęcie stanowiska.

22. Zdjęcia stanowiska. Zestaw soczewek Monochromator Źródło światła – lampa ksenonowa Fotokomórka próżniowa w obudowie

23. Pytania?

24. Dziękuję za uwagę.