Фотоэлектронная эмиссия

| Категория реферата: Рефераты по физике
| Теги реферата: класс, скачать реферат бесплатно на тему
| Добавил(а) на сайт: Жернаков.

3) независимость кинетичесой энергии фотоэлектронов от интенсивности света и линейная зависимость максимальной кинетической энергии фотоэлектронов ([pic]), вырваного из даного фотокатода светом некоторой частоты [pic] ,от этой частоты ([pic]

[pic]

4) безынерционность фотоэффекта. установлено, что фототок появляется и исчезает вместе с освещением, запаздывая не более чем на [pic]

Качественное обьяснение с волновой точки зрения на первый взгляд не представляет трудности. В самом деле это объяснение могло бы выглядеть так
; падающая электромагнитная волна вызывает вынужденые колебания электронов в металле; при резонансе между собственым периодом колебания электронов и периода падающей волны амплитуда электрона становится настолько большой что он может вырваться за пределы поверхности металла.Очевидно , что если эта картина верна , то кинетическая энергия с какой электрон покидает метал , должна взаимствоваться у падающей волны , и поэтому естественно ожидать , что энергия фотоэлектрона должна находиться в прямой связи с интенсивности падающего света .Многочисленные опыты показали ,что энергия фотоэлектронов абсалютно не зависит от интенсивности света , повышение интенсивности увеличивает лишь число фотоэлектронов и при том в количестве строго пропорцианальном интенсивности -но не их скорости . Последнее зависит от частоты падающего света , а именно , с увеличением частоты линейно возрастает энергия фотоэлекторонов .Все эти законы фотоэффекта представляются непонятными с точки зрения волновой природы света .
Независимость энергии фотоэлектронов от интенсивности света пытались объяснитьтем что свету приписывалось роль “спускавого механизма ” т.е. предполагалось , что электрон набирает свою энергию не за счет падающей волны, но за счет тепловых движений в металле, так что роль света сводится только к освобождению электрона.Однако при этом остается совершенно не понятным влияние частоты света и кроме того, если бы это было верно фотоэффект дожен был бы сильно зависеть от температуры металла, чего на самом деле нет.Обьяснение основных закономерностей фотоэффекта было дано на основе фотонной теории света ( Эйнштейна, 1905 г.). Фотон, обладающий энергией [pic] поглощается электроном фотокатода в единичном акте взаимодействия, повышая его энгергию на величину [pic] Если до поглощения фотона кинетическая энергия электрона была [pic], где [pic] граница
Ферми, а [pic] – положительная или отрицательная добавка, то после поглощения его энергия станет равной [pic] Если импульс такого электрона будет направлен к поверхности, то, потеряв по пути энергию [pic], [pic] электрон може достигнуть поверхности металла и вылететь из катода.
После преодоления на поверхности металла потенциального порога [pic] электрон унесет с собой кинетическую энергию, равную

[pic]

или учитывая, что [pic]

[pic]. наибольщей кинетической энергией при даном [pic] ,очевидно, будут обладать те электроны ,для которых потери по пути [pic] равны нулюб т.е.

[pic] . (1)
Если пренебречь энергией теплового возбуждения электрона [pic], то

[pic] (2)

(уравнение Эйнштейна). при [pic] по этой теории фотоэффект невозможен.
Таким образом,значение [pic] определяет наименьшую частоту фотоактивных фотонов (красную границу фотоэффекта для данного катода). Уравнение (2) теперь можно записать в виде

[pic]. (3)

Соотношение Эйнштейна (2) лежит в основе ряда фотоэлектрических методов измерения работы выхода фотокатодов. Например, величену ( можно определить, измеряя в сферическом конденсаторе (при [pic]) истиную разность потенциалов
[pic] катод-коллектор,при которой фототок прекращается . Действительно (с учетом контактной разности потенциалов )

[pic] следовательно,

[pic] т.е. при заданом [pic] можем вычислить [pic] и далее определить [pic] из соотношения

[pic]

или

[pic] т.е.

[pic]
(4)

Закон Эйнштейна как показала эксперементальная проверка, строго выполняется для любых фотокатодов, в том числе и для сложных ) Для металов закон Эйнштейна впервые подвердил на опыте Р.Милликен, но наибольшее точное исследование было выполнено П.И.Лукирским и С.С. Прилежаевым, которые применили метод тормозящего поля между сферическими электродами, ранее разработаный
П.И.Лукирским. Пусть в системе двух концентрических сферических электродов эмиттером служит внутернняя сфера рассмотрим электрон,вылетевший из точки
А под прямым углом к радиусу ОА, и предположим сначала, что напряжение между электродами отсуствует. Электрон движется с постоянной скоростью, и по мере приближения к наружному электроду радиальная составляющая скорости
[pic]растет , а составляющая, перпендикулярная к радиусу [pic], уменьшается, и в точке прибытия В

[pic] (5)

Если между электродами приложено напряжение, то электрическое поле радиально и оно изменяет только [pic]а [pic] остается такой же, как в отсуствие поля. Значит, в точке прибытия тангециального электрона энергия, связанная с составляющей [pic], равна

[pic], (6)

где К—полная энергия электрона. Формула дает часть полной энергии, которая не измеряется в методе тормозящего поля между сферическими электродами. Если [pic],то и, подавно,[pic], и измеряемая часть энергии равна

[pic],

(7)