Фотоэффектом называется испускание веществом электронов при поглощении им квантов электромагнитного излучения (фотонов).
Г. Герц открыл фотоэффект в 1887 г. и установил, что длина искры в разряднике становится больше при попадании на его металлических электродов света от искры второго разрядника. Первые исследования фотоэффекта были выполнены русским ученым А. Г. Столетовым (1888 г.). Ф. Ленард и Дж. Томсон (1889 г.) и было доказано, что при фотоэффекте испускаются электроны.
Опыты Столетова.
На рисунке а) изображена схема опытов и прибор Столетова для наблюдения фотоэффекта.
Где С — это 2 металлических диска, которые установлены параллельно друг другу (первый диск — латунная либо железная металлическая сетка, второй диск — сплошной). Диски соединяются при помощи проволоки, в которую введены гальваническая батарея В и чувствительный гальванометр с большим сопротивлением (5212 Ом),
А — это источник света (лампа с вольтовой дугой).
Т.о, 2 металлические пластины являются конденсатором, причем металлическая сетка оказывается положительной обкладкой конденсатора. Свет от дуги А сквозь сетку попадает на заряженную отрицательно сплошную металлическую пластину.
Из опытов Столетова вытекало то, что фототок через гальванометр больше всего увеличивается при освещении UF лучами, сила фототока является пропорциональной интенсивности освещения, и под действием света высвобождаются лишь отрицательные заряды.
При изучении фотоэффекта строится зависимость тока I от напряжения U, которое подается к электродам, один из которых (исследуемый фотокатод) освещается светом, (на рисунке в). Из полученной зависимости I(U) вытекает, что при U = 0 ток не является равным нулю, а для того, чтобы ток превратился в ноль, нужно подать некоторое напряжение с обратной полярностью (к освещенному электроду положительный, к неосвещенному — отрицательный), что называют задерживающим напряжением Uз и определяется максимальной кинетической энергией вылетающих электронов:
mv2/2 = еUз.
При изучении фотоэффекта определили некоторые закономерности.
1. Количество электронов, которые вырываются светом с поверхности металла за 1 секунду, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.
2. Скорость электронов, которые вылетают из тела при фотоэффекте, определяется его частотой v и она не зависит от интенсивности.
3. Для всех веществ существует критическая наименьшая частота света vmin (красная граница фотоэффекта), при которой фотоэффект возможен. Излучение с частотой v < vmin не вызывает явления фотоэффекта.
Второй и третий законы фотоэффекта невозможно объяснить в рамках классической электромагнитной теории. Они имеют квантовый характер.
Электромагнитные колебания
