1. ПӘн туралы жалпы мәліметтер: Пән оқытушысы

Фотоэлектрлік эффект (фотоэффект)

жүктеу/скачать 5,04 Mb. бет 24/53 Дата 11.05.2022 өлшемі 5,04 Mb. #141800 түрі Құрамы

Бұл бет үшін навигация:

• Сыртқы фотоэффектке арналған Эйнштейн теңдеуі

Фотоэлектрлік эффект (фотоэффект) деп түскен жарық әсерінен заттан электрондардың бөлініп шығу құбылысын айтады. Фотоэффекттің үш түрін бөліп қарастырады: ішкі, вентильді және сыртқы. Шалаөткізгіштер немесе диәлектриктердің ішінде байланыстағы әлектрондардың жарық әсерінен сыртқа шықпай бос әлектрондарға айналу құбылысы ішкі фотоэфффект деп аталады. Осының нәтижесінде ток тасымалдаушылардың концентрациясы өсіп, фотоөткізгіштік пайда болады. Фотоөткізгіштік деп шалаөткізгіштер немесе диәлектриктерге жарық түскенде әлектрөткізгіштігінің артуы айтылады. Екі түрлі шалаөткізгіштердің немесе шалаөткізгіш пен металл беттері түйіскен жерге (сыртқы әлектр өрісі жоқ болған жағдайда) жарық түскенде әлектр қозғауыш күшінің (фото ӘҚК) пайда болуы вентильдік фотоэффект (ішкі фотоәффектің бір түрі) құбылысы деп аталады. Вентильдік фотоәффект күн әнергиясын тікелей әлектр әнергиясына түрлендіру үшін күн батареяларында қолданылады. Жарық әсерінен заттан әлектрондардың босап шығуы сыртқы фотоэффект (фотоэлектрондық эммисия) құбылысы деп аталады. Сырттқы фотоэффектті зерттеуге арналған схема. вакуумды түтік ішінде екі әлектрод (зерттелетін металлдан жасалған катод К және анод А) батареяға қосылған. Мұнда кернеудің мәні мен қатар таңбасында өзгертуге болады. Катодқа монохромат жарық түскенде пайда болатын ток тізбекке қосылған миллиамперметр арқылы өлшенеді. Жарық әсерінен катодтан шыққан әлектрондар ағынынан пайда болған I фототоктың анад пен катода арасындағы U кернеуге тәуелділігі фотоэффекттің вольт-амперлік сипаттамасы деп аталады. U кернеу өскен сайын I фототок та қанығу мәніне жеткенше өседі. Токтың максимал мәні Imax – қанығу фототогы – катодтан шыққан барлық әлектрондар түгелімен анодқа жеткен кездегі U кернеудің мәнімен анықталады: Iқанығу=en, мұндағы n – 1 секунд ішінде катодтан шыққан әлектрондар саны. U=0 фототок жоғалмайды, өйткені фотоәлектрондардың катодтан шығар кезінде бастапқы жылдамдықтары болады. Фототок нольге теңелген кездегі кернеу бөгеуіш кернеуU0 деп аталады. U= U0болғанда,бірде-бір,тіпті шығар кезде бастапқы жылдамдығы максимал болған әлектрондар бөгеуіш өрістен өте алмай анодқа жетпейді: , яғни U0бөгеуіш кернеуді өлшеу арқылы фотоәлектрондардың бастапқы жылдамдықтарының максимал мәнін және кинетикалық әнергияларын анықтауға болады. Фотоэффект заңдары: (1) Столетов заңы: түскен жарықтың жиілігінің бекітілген (тұрақты) мәнінде бірлік уақыт ішінде фотокатодтан шыққан фотоәлектрондар саны жарық интенсивтілігіне пропорционал (қанығу фототок күші катодтың әнергетикалық жарықталуына пропорционал). (2) Фотоәлектрондардың бастапқы максимал жылдамдықтары түскен жарықтың интенсивтілігіне тәуелді емес, тек жарықтың жиілігімен анықталады. (3) Әр зат үшін фотоэффекттің қызыл шекарасы бар – одан төмен мәнде фотоәффект мүмкін болмайтын жарық жиілігінің минимал мәні (заттың химиялық құрылымына және зат бетінің күйіне байланысты). Фотоәффект механизмін түсіндіру үшін Әйнштейн өз жорамалын ұсынды. Әйнштейн жорамалы бойынша жиілігі жарық тек бөлек кванттар ретінде шығарылып қоймай, сонымен қатар кеңістікте таралып, затпен бөлек порциялар (кванттар) ретінде жұтылады. Кванттардың әнергиялары: Вакуумда с жарық жылдамдығымен таралатын жарық кванттары фотондар деп аталады. Түскен фотонның әнергиясы әлектронның металданшығу үшін істелінетін шығу жұмысына А және ұшып шыққан фотоәлектронға кинетикалық әнергия беру үшін жұмсалады. Сыртқы фотоэффектке арналған Эйнштейн теңдеуі: Бұл теңдеу фотоәлектрондардың кинетикалық әнергиясының түскен жарықтың жиілігіне тәуелділігін түсіндіреді (2-заң). Фотоэлектрондардың кинетикалық энергиясы нольге тең болатын жарықтың шектік жиілігі: (немесе ) Фотоәффекттің қызыл шегарасы болып табылады (3-заң). Әйнштейн теңдеуінің басқаша түрде жазылуы: Суретте алюминий, мырыш және никель үшін фотоәлектрондардың максимал кинетикалық әнергиясының түскен жарықтың жиілігіне тәуелділігі көрсетілген. Барлық түзулер бір-біріне параллель, туындысы катод материалына байланысты емес және сан мәні жағынан h Планк тұрақтысына тең. Ординат осі боымен алынған кесінділер сан мәні бойынша әлектрондардың сәйкесінше металлдардан А шығу жұмысына тең. Бекіту сұрақтары Фотоэффект және сыртқы фотоэффект туралы айтып беріңіз Столетов тәжірибесін түсіндіріңіз Фототок шамасы түскен жарықтың толқын ұзындығымен қалай байланысады?ішкі фотоэффект құбылысы дегеніміз не? Жарық қысымы дегеніміз не? Ол қандай физикалық шамаларға тәуелді? Столетов заңдарын тұжырымдаңыз Фототок күшінің потенциалдар айырмасына тәуелділігін түсіндіріңіз Фотон дегеніміз не? Эйнштейн теңдеуі Фотоэффектінің қызыл шекарасы дегеніміз не және ол қалай анықталады? Фотон энергиясы қалай анықталады? Әдебиет Қоразов Т.А. Оптика: оқу құралы. -Ақтөбе: Қ. Жұбанов ат. АӨМУ БО,2017. Жуманов К.Б. Оптика негіздері. 1,2-бөлімдер. - Алматы: Қазақ университеті, 2007. Шункеев К.Ш. Оптика. -Актобе: АГПИ, 2012. Құлбекұлы М. Электромагниттік тербелістер мен толқындар. Оптика: оқу құралы. -Алматы: Қарасай, 2010. РМЭБ жүктеу/скачать 5,04 Mb. Достарыңызбен бөлісу: