Фотоэффект

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Эту статью или раздел следует викифицировать. Пожалуйста, оформите её согласно общим правилам и указаниям.

На диаграмме показан процесс вырывания фотоэлектронов из металлической пластины под действием энергии фотонов

Фотоэффект (или фотоэлектрический эффект) состоит в вырывании электронов из вещества при облучении этого вещества светом. В конденсированных телах (твёрдых и жидких) выделяют внешний и внутренний фотоэффект.

[править] История открытия

Эффект был открыт в 1887 году Генрихом Герцем. Исследования фотоэффекта показали, что, вопреки классической электродинамике, энергия вылетающего электрона всегда строго связана с частотой падающего излучения и практически не зависит от интенсивности облучения. Фотоэффект был объяснён в 1905 году Альбертом Эйнштейном (за что в 1921 году он получил Нобелевскую премию) на основе гипотезы Макса Планка о квантовой природе света. В работе Эйнштейна содержалась важная новая гипотеза — если Планк предположил, что свет излучается только квантованными порциями, то Эйнштейн уже считал, что свет и существует только в виде квантованых порций. Из представления о свете как о частицах (фотонах) немедленно следует формула Эйнштейна для фотоэффекта:

E_kin = hν − A,

где E_kin — кинетическая энергия вылетающего электрона, A— работа выхода для данного вещества, ν — частота падаюшего света, h — постоянная Планка, которая оказалась ровно той же, что и в формуле Планка для излучения абсолютно чёрного тела. Из этой формулы следует существование красной границы фотоэффекта. Таким образом, исследования фотоэффекта были одними из самых первых квантовомеханических исследований.

[править] Внешний фотоэффект

Внешним фотоэффектом (фотоэлектронной эмиссией) называется испускание электронов веществом под действием света. Электроны, вылетающие из вещества при внешнем фотоэффекте, называются фотоэлектронами, а электрический ток, образуемый ими при упорядоченном движении во внешнем электрическом поле, называется фототоком.

[править] Создание внешнего фотоэффекта

[править] Законы внешнего фотоэффекта

1. Закон Столетова: при неизменном спектральном составе света, падающего на фотокатод, фототок насыщения пропорционален энергетической освещенности катода (иначе: число фотоэлектронов, вырываемых из катода за 1с, прямо пропорционально интенсивности света):

и

1. Для данного фотокатода максимальная начальная скорость фотоэлектронов зависит от частоты света и не зависит от его интенсивности.
2. Для каждого фотокатода существует красная граница фотоэффекта, то есть минимальная частота света ν₀ при которой возможен внешний фотоэффект.

[править] Внутренний фотоэффект

Внутренним фотоэффектом называется перераспределение электронов по энергетическим состояниям в твердых и жидких полупроводниках и диэлектриках, происходящее под действием света. Он проявляется в изменении концентрации носителей зарядов в среде и приводит к возникновению фотопроводимости или вентильного фотоэффекта. Фотопроводимостью называется увеличение электрической проводимости вещества под действием света. Вентильным фотоэффектом (фотоэффектом в запирающем слое) называется возникновение под действием света ЭДС (фото-ЭДС) в системе, состоящей из контактирующих полупроводника и металла или двух разнородных полупроводников (например в p-n переходе).

Это незавершённая статья по физике. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив её.