książka "Podstawy Fizyki"
Stała PlanckaŚwiatłomonochromatyczne padające na metalową płytkę wyzwala fotoelektrony, które mogąbyć wykrywane jako prąd, leżeli są przyciągane do naczynia metalowego przypomocy różnicy potencjałów, przyłożonej pomiędzy elektrodami. Zjawiskofotoelektryczne zachodzi nie tylko w metalach, lecz również w innych ciałachstałych oraz w gazach i cieczach. Zjawisko to charakteryzują dwie wielkości :liczba elektronów oraz ich
energia. Energia kinetyczna wybijanych elektronównie zależy od natężenia
światła, natomiast zależy od jego
częstotliwości i to wprosty sposób : wzrasta liniowo wraz ze wzrostem częstotliwości. Gdy zwiększamynatężenie światła, zwiększamy tym samym liczbę elektronów wybijanych wjednostce czasu, lecz nie zwiększamy ich energii elektrycznej. Należy teżzaznaczyć, że
dla danego metalu zjawisko to może być wywołane promieniowaniem o częstotliwości n większej lub równejczęstotliwości minimalnej n0< n, zwanej progową. Dla częstotliwościmniejszej zjawisko nie zachodzi. Załóżmy, że n>n0 wówczas przy stałymoświetleniu I=0 dla U= -U0, gdzie U0 nazywamy napięciemodcięcia. W miarę wzrostu napięcia między elektrodami od -U0 do 0prąd I wzrasta, a przy napięciu bliskim zera osiąga nasycenie. Dla dalszegowzrostu napięcia natężenie prądu nie ulega zmianie, tzn. wszystkie elektrony sąnośnikami. Liczba fotoelektronów jest proporcjonalna do natężenia światła,napięcie odcięcia nie zależy od natężenia światła. Prędkość emitowanych przezdaną powierzchnię fotoelektronów nie przekracza pewnej wartości maxU0e=1/2mV2maxWyjaśnienieomawianego zjawiska zostało zasugerowane przez Alberta Einsteina w 1905 r.Zgodnie z Einsteinem energia monochromatycznej wiązki światła składa się zporcji ( kwantów ) równych
hn, gdzie n oznacza częstość. Kwant energii może byćprzekazany elektronowi tylko w całości, czyli elektron znajdujący się w metalumoże „zdobyć” energię E = hn. Jeżeli przyjmujemy, że usunięcie elektronu z metalu wymagawykonania pracy W, to energia kinetyczna elektronu opuszczającego metal będzierówna:Ekin = E - WczyliEkin= hn - WZależnośćnapięcia odcięcia od częstotliwości światła padającego została dokładniezbadana dla różnych metali przez Millikana. Jest to zależność liniowa opisanarównaniem:U0e=1/2mV2max= h(n-n0)gdzie h=6.626 10-34tgnachylenia prostej U0e=h(n-n0) jest równy stałejPlanck’a h. Równanie można zapisać też w postaci:1/2mV2max = hn-WJest to równanie Einstein’a, opisujące zjawiskofotoelektryczne. Wielkość W nosi nazwę pracy wyjścia i oznacza minimalnąenergię, jaką musi mieć elektron, aby mógł opuścić powierzchnię danego ciała.Przy wyprowadzaniu wzoru Einstein założył, że energia światła nie jestrozłożona równomiernie i w sposób ciągły wzdłuż czoła fali, jak tego wymagaklasyczna teoria fal elektromagnetycznych, lecz jest niesiona z prędkościąświatła w postaci partii energii, tzw. kwantów lub fotonów. Każdy foton maswoją energię hn,która nie zależy od światła, a jedynie od częstotliwości.Potencjał hamujący:Jeżelizamienimy polaryzację elektrod, natężenie prądu nie spadnie gwałtownie do zera,ponieważ niektóre elektrony mają dość dużą prędkość. Jeżeli dostateczniezwiększymy potencjał, to osiągniemy taką wartość V0 (potencjałhamujący ) przy którym natężenie prądu równa się zero. Ta różnica potencjałów V0pomnożona przez wielkość ładunku elektrycznego jest miarą energii kinetycznejnajszybszych elektronówKmax = eV0
Więcej streszczeń na temat książka "Podstawy Fizyki"