Естествознание. 11 класс

Урок 18. Корпускулярные свойства света. Приборы, использующие корпускулярные свойства света

Природа света

Корпускулярные свойства света. Приборы, использующие корпускулярные свойства света

Необходимо запомнить

ВАЖНО!

Свет обладает двойственной структурой и волна, и поток частиц – корпускул. Основным корпускулярным свойством света является фотоэффект. Фотоэффект – явление вырывания электронов под действием света. Фотоэффект широко применяется в технике. Выделяют внешний и внутренний фотоэффект. На явлениях внешнего и внутреннего фотоэффекта основана работа многих оптических приборов, преобразующих световой сигнал в электрический: фотоэлементы, фоторезисторы, солнечные фотопреобразователи, фоточувствительные приборы с зарядовой связью. Фотоэлементы используют в качестве датчиков в различных устройствах. Фоторезисторы – устройства с изменяющимся под действием света сопротивлением. Фотопреобразователи используются в солнечных батареях.

Интересные факты о фотоэффекте и солнечной энергии

Фотоэффект

Фотоэффект – это выбивание электронов из вещества падающим светом. Явление фотоэффекта было открыто Генрихом Герцем в 1887 году в ходе его экспериментов по излучению электромагнитных волн. Герц обнаружил, что при облучении отрицательно заряженного шарика ультрафиолетовым светом проскакивание искры облегчалось. Год спустя фотоэффект был независимо открыт русским физиком Александром Григорьевичем Столетовым. В своих опытах Столетов использовал фотоэлемент собственной конструкции, его схема изображена на рис. 1.

Рис. 1. Фотоэлемент Столетова

Рис. 1. Фотоэлемент Столетова

В стеклянную колбу, из которой выкачан воздух, введены два электрода: цинковый катод $K$ и анод $A$. На катод и анод подаётся напряжение, величину $U$ которого можно менять с помощью реостата и измерять вольтметром $V$.

Напряжению на электродах приписывается тот знак, который подан на анод. В данном случае, например, напряжение $U$ положительно. Катод освещается ультрафиолетовыми лучами УФ через специальное кварцевое окошко, сделанное в колбе. Ультрафиолетовое излучение выбивает с катода электроны $e$, которые разгоняются напряжением $U$ и летят на анод.

Включённый в цепь миллиамперметр $mA$ регистрирует электрический ток. Этот ток называется фототоком, а выбитые электроны, его создающие, называются фотоэлектронами.

В опытах Столетова можно независимо варьировать три величины: анодное напряжение, интенсивность света и его частоту.

Законы фотоэффекта

  1. Закон Столетова: при фиксированной частоте падающего света число фотоэлектронов, вырываемых из катода в единицу времени, пропорционально интенсивности света.
  2. Максимальная скорость фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего света, а определяется только его частотой $\nu$.
  3. Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т.е. минимальная частота $\nu_0$ света (зависящая от химической природы вещества и состояния его поверхности), ниже которой фотоэффект невозможен:

$\nu \geq \nu_0 = \frac{A}{h}$

Законы фотоэффекта

  1. Закон Столетова: при фиксированной частоте падающего света число фотоэлектронов, вырываемых из катода в единицу времени, пропорционально интенсивности света.
  2. Максимальная скорость фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего света, а определяется только его частотой $\nu$.
  3. Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т.е. минимальная частота $\nu_0$ света (зависящая от химической природы вещества и состояния его поверхности), ниже которой фотоэффект невозможен:

$\nu \geq \nu_0 = \frac{A}{h}$

Предметы

По алфавиту По предметным областям

Классы

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
angle-skew-bottom mix-copy next-copy-2 no-copy step-1 step-2 step-3 step-4 step-5 step-6 step-6