Внешний фотоэффект был открыт в 1887 г. Г. Герцем, а исследован детально в 1888-1890 гг. А. Г. Столетовым. А.Г.Столетов подверг фотоэффект систематическому экспериментальному иследованию и установил ряд закономерностей этого явления (выдержки из статьи). На основании этих экспериментальных данных были сформулированы законы фотоэффекта. В нашем распоряжении есть установка для изучения фотоэффекта.

С этой целью были проведены экспериментальные исследования, которые состояли в следующем. Это означает, что часть вырванных светом электронов достигает анода А (см. рис. 1) электрода и при отсутствии напряжения, т.е. фотоэлектроны при вылете обладают кинетической энергией.

Законы фотоэффекта

Минимальная частота ν0 (максимальная длина волны ν0) падающего света, при которой еще возможен фотоэффект, называется красной границей фотоэффекта. Красная граница фотоэффекта зависит только от рода вещества катода. Отсюда ученый делает вывод, что фотоэффект вызывается главным образом ультрафиолетовыми лучами.

Flash-анимация опыта

Открытие фотоэффекта началось с наблюдения Г.Герца (1887г.): электрический пробой воздуха происходит при меньшем напряжении, если освещать шары разрядника ультрафиолетовым излучением. В дальнейшем выяснилось, что причина этого – вырывание электронов под действием падающего света. Это явление назвали фотоэффектом. Фотоэффект используется в фотоэлектронных приборах, получивших разнообразные применения в науке и технике.

Важнейшим свойством фотоэффекта является его безынерционность,которая не может быть объяснена с точки зрения волной теории. Исследуя зависимость силы тока в баллоне от напряжения между электродами при постоянном световом потоке на один из них, он установил первый закон фотоэффекта. При n < nmin ни при какой интенсивности волны падающего на фотокатод света фотоэффект не произойдет.

Внутрь баллона на один из электродов поступает свет через кварцевое «окошко», прозрачное не только для видимого света, но и для ультрафиолетового излучения. На электроды подается напряжение, которое можно менять с помощью потенциометра R и измерять вольтметром V. К освещаемому электроду (катод К) присоединяют отрицательный полюс батареи. Он равен \(q_{max} = n \cdot e \cdot t\), где n — число фотоэлектронов, вылетающих с поверхности освещаемого металла за 1 с, е — заряд электрона.

Конспект лекции с демонстрациями

При некотором значении отрицательного напряжения Uз (его называют задерживающим напряжением) фототок прекращается. Вы можете повторить описанный выше опыт при помощи flash-анимации (автор Александр Коновалов). Два металлических диска («арматуры», «электроды») в 22 см диаметром были установлены вертикально и друг другу параллельно перед электрическим фонарем Дюбоска, из которого вынуты все стекла.

Установка для наблюдения

При прочих равных условиях фототок возрастал при зачистке поверхности отрицательного электрода и повышении его температуры. К описанной ранее экспериментальной установке был добавлен картонный круг с вырезанными окошками. Круг помещался между источником света S и конденсатором G. Площади окошек и промежутков между ними были одинаковы. 2. Это действие лучей есть строго униполярное, положительный заряд лучами не уносится. Посмотрим, к каким выводам мы придем, какие закономерности предскажем, находясь в рамках классической физики (конец 19-го века – начало 20-го).

Если эта энергия больше работы выхода из металла Te > eφ, электрон может покинуть образец. Внутри откачанной трубки расположены две пластины, присоединенные к источнику напряжения, и в ту же цепь включен прибор для измерения тока. Одна из пластин освещается светом. Длину волны света можно менять в широком диапазоне: от невидимого ультрафиолетового (на старте λ=100 нм) до инфракрасного.

Исследованное Вами явление вырывания светом электронов с поверхности металла названо внешним фотоэффектом. При этих производимых друг за другом исследованиях фотоэффект не наблюдался. 1 с из вещества, пропорционально интенсивности света, падающего на это вещество. Для изучения зависимости фотоэффекта от освещенности поверхности электрода Столетов использовал метод прерывистого освещения.