В 1887 г. Герц обнаружил, что при освещении отрицательного электрода искрового разрядника ультрафиолетовым светом, разряд происходит при меньшем напряжении между электродами. Столетов провел опыты на плоском конденсаторе, одна из обкладок которого была медная сетка, а вторая обкладка – цинковая пластинка. Между пластинкой и сеткой создавалась разность потенциалов. При освещении отрицательно заряженной пластинки светом, в цепи возникал фототок. Освещение положительно заряженной обкладки ток не возникал. Были установлены законы внешнего фотоэффекта.
1) Максимальная начальная скорость фотоэлектронов определяется частотой света и не зависит и не зависит от его интенсивности.
2) Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т.е. минимальная частота света ν0, при которой еще возможен фотоэффект. Величина ν0 зависит от химической природы вещества и состояния его поверхности.
3) Число фотоэлектронов n, вырываемых из катода за единицу времени, пропорционально интенсивности света (фототок насыщения пропорционален энергетической освещенности Е катода).
Опыты показали, что фотоэффект практически безинерционен.
Законы фотоэффекта удалось объяснить Эйнштейну в 1905 г. с привлечением квантовой теории света. Эйнштейн предложил считать, что свет квантами не только излучается, но и распространяется и поглощается. Эти кванты были названы фотонами. Он предложил формулу на основе закона сохранения энергии
(1)
Фотон с энергией hν поглощается электроном, который совершает работу выхода из вещества А и у него остается энергия 
.
Красная граница, следовательно, определяется из условия, что hν0=А. Общее число фотоэлектронов n, вылетающих за единицу времени пропорционально числу фотонов n′, падающих за то же время на поверхность вещества, а 
, где Е – энергетическая освещенность пропорциональная интенсивности, что объясняет третий закон.
Фототок прекратится если на электроды подать задерживающую разность потенциалов U0 при которой 
.
В этом случае уравнение Эйнштейна перепишется в вид
eu0=hν–hν0=h (ν– ν0) (2)
Таким образом, если известны ν и ν0, то определив из опыта величину U0, можно вычислить постоянную Планка
h=eu0/(ν– ν0) (3)
В кристаллических полупроводниках и диэлектриках наблюдается внутренний фотоэффект, состоящий в том, что под действием света увеличивается электропроводность этих веществ за счет возрастания в них числа свободных носителей тока. Это явление еще называют фотопроводимостью.
В неоднородных полупроводниках наблюдается под действием света образование разности потенциалов (фото-эдс). Это явление называется фотогальваническим эффектом. Фотогальванические элементы нашли широкое использование для преобразования солнечной энергии в электрическую.
В настоящее время на основе внешнего и внутреннего фотоэффекта создано множество различных приборов для регистрации излучений и в виде источников энергии (солнечные батареи).
На внешнем фотоэффекте работают широко распространенные приборы: фотоэлектронные умножители (ФЭУ), электронно-оптические преобразователи (ЭОП), которые преобразовывают инфракрасное излучение в видимое (приборы ночного видения) и много других.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему