Закони зовнішнього фотоефекту
1.4. Закони зовнішнього фотоефекту
Столетов проводив досліди з катодами із різних металів на установці, схема якої показана на рисунку.
Напругу, яку подаємо на електроди, можна змінювати за допомогою потенціометра і вимірювати вольтметром. Під дією світла катод випускав електрони, які замикали коло між електродами, і амперметр фіксував наявність струму в колі.
Вимірявши силу струму і напругу, можна побудувати графік залежності сили фотоструму від напруги між електродами .
З графіка випливає, що:
1. За відсутності напруги між електродами фотострум відмінний від нуля, що можна пояснити наявністю у фотоелектронів при вильоті кінетичної енергії.
2. При деякому значенні напруги між електродами сила фотоструму перестає залежати від напруги, тобто досягає насичення
.
3. Якщо змінити полярність під'єднання електродів, то в електростатичному полі між електродами фотоелектрони гальмуватимуться, а сила фотоструму зменшуватися при збільшенні значення цієї негативної напруги. При деякому значенні негативної напруги .
Згідно теореми про кінетичну енергію, робота затримуючого електричного поля рівна зміні кінетичній енергії фотоелектронів:
На рисунку а) подані графіки залежності для різних світлових потоків, які падають на фотокатод при постійній частоті світла. На рисунку б) подані графіки залежності
для постійного світлового потоку і різних частот падаючого на катод світла.
Аналіз графіків на рисунку а) показує, що сила фотоструму насичення збільшується із збільшенням інтенсивності падаючого світла (рис. в). Як випливає з графіків на рисунку б), величина затримуючої напруги збільшується із збільшенням частоти падаючого світла (рис. г). При зменшенні частоти падаючого світла зменшується, і при деякій частоті
затримуюча напруга
. При
фотоефект не спостерігається. Мінімальна частота
(максимальна довжина хвилі
) падаючого світла, при якій ще можливий фотоефект, називається червоною межею фотоефекту. На підставі цих експериментальних даних були сформульовані закони фотоефекту.
Закони зовнішнього фотоефекту:
1. Число фотоелектронів, що вириваються за 1 с з поверхні катода, пропорційно інтенсивності світла, що падає на цю речовину.
2. Кінетична енергія фотоелектронів не залежить від інтенсивності падаючого світла, а залежить лінійно від його частоти.
3. Червона межа фотоефекту залежить тільки від роду речовини катода.
4. Фотоефект практично безінерційний, оскільки з моменту опромінення металу світлом до вильоту електронів проходить час .