20.Наружный фотоэффект. Опыты Столетова. Вольт-амперная черта ва куумного элемента.

В 1900 г. германский физик Макс Планк высказал догадку: свет излучается и поглощается отдельными дозами квантами (или фотонами). Энергия каждого фотона определяется формулой E = h \nu , где h постоянная Планка, одинаковая 6,63 \cdot 10^-34 Дж \cdot с , \nu частота света. Догадка Планка растолковала многие явления: в частности, явление фотоэффекта, открытого и 1887 г. германским ученым Генрихом Герцем и изученного экспириментально русским ученым Александром Григорьевичем Столетовым.
Фотоэффект это явление испускания электронов веществом под деяньем света. Если зарядить цинковую пластину, присоединенную к электрометру, негативно и озарять ее электрической дутой (рис. 35), то электрометр быстро разрядится.

В итоге исследований были установлены последующие эмпирические закономерности:
количество электронов, вырываемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны;
максимальная кинетическая энергия фото электронов линейно вырастает с частотой света и н зависит от его интенсивности.
Не считая того, были установлены два фундаменталь ных характеристики.
Во-первых, безынерционность фотоэффекта: процесс начинается сходу в момент начала освещения.
Во-вторых, наличие характерной для каждого металла малой частоты \nu_min красноватой границы фотоэффекта. Эта частота такова, что при \nu lt; \nu_min фотоэффект не происходит при хоть какой энергии света а если \nu gt; \nu_min , то фотоэффект начинается даже при малой энергии.
Теорию фотоэффекта сделал германский ученый А. Эйнштейн в 1905 г. В базе теории Эйнштейна лежит понятие работы выхода электронов из металла и понятие о квантовом излучении света. По теории Эйнштейна фотоэффект имеет последующее разъяснение: поглощая квант света, электрон приобретает энергии h \nu . При вылете из металла энергия каждого электро на убавляется на определенную величину, котору называют работой выхода ( A_вых). Работа выхода это работа, которую нужно затратить, чтоб удалить электрон из металла. Поэтому наибольшая кинетическая энергия электронов после вылета (если нет иных утрат) одинакова: mv^2/2 = hv - A_вых . Следовательно,
h \nu = А_ + \fracmv^22 .
Это уравнение носит заглавие уравнения Эйнштейна.
Приборы, в базе принципа действия которых лежит явление фотоэффекта, нарекают фотоэлементами. Простым таким устройством является вакуумный фотоэлемент. Недостатками такового фотоэлемента являются слабенький ток, малая чувствительность к длинноволновому излучению, сложность в изготовлении, невозможность использования в цепях переменного тока. Применяется в фотометрии для измерения силы света, яркости, освещенности, в кино для воспроизведения звука, в фототелеграфах и фототелефонах, в управлении производственными процессами.
Есть полупроводниковые фотоэлементы, и которых под деяньем света происходит изменение концентрации носителей тока. Они используются при автоматическом управлении электрическими цепями (к примеру, в турникетах метро), в цепях переменного тока, в качестве невозобновляемых источников тока в часах, микрокалькуляторах, проходят тесты 1-ые солнечные авто, употребляются в солнечных батареях на искусственных спутниках Земли, межпланетных и орбитальных автоматических станциях.
С явлением фотоэффекта связаны фотохимические процессы, протекающие под деянием света в фотографических материалах.