Dokładniejsze badania prowadzili w następnych latach Hallwachs i Stoletow. Ustalili podstawowe własności EF:

(1)

I.3 Efekt fotoelektryczny

Wzór Einsteina (1905):

E _k =(1/2m)V ² =hν-W

(2)

Historia badania efektu fotoelektrycznego (EF)

Przewidziany i zaobserwowany przez Hertza w 1887.

Dokładniejsze badania prowadzili w następnych latach Hallwachs i Stoletow. Ustalili podstawowe własności EF:

• Prąd w ogniwie wzrasta ze wzrostem natężenia fali UV.

• Energia cząstek EF (elektronów) nie zależy od natężenia fali.

• Maksymalna energia elektronów wzrasta ze wzrostem częstości UV . Dla każdego materiału katody istnieje częstość graniczna poniżej której EF nie zachodzi.

• EF jest natychmiastowy.

Te własności są sprzeczne z falową naturą promieniowania e-m.

W 1900 Lenart zmierzył e/m cząstek EF i udowodnił, że są one elektronami.

W 1905 Einstein podał teorię EF, wprowadzając za Planckiem

(3)

Efekt fotoelektryczny to emisja elektronów z metalu bombardowanego promieniowaniem e-m (UV).

A

UV

ny elektro Katoda metalowa

(np. Zn)

Próżnia

(4)

Cząstki uwalniane z metalu pod wpływem promieniowania niosą ujemny ładunek

+ + +

_ _ _

W 1900 Lenart zmierzył e/m tych ujemnych cząstek i

zidentyfikował je jako elektrony.

Dodatnio naładowany

elektroskop nie rozładowuje się.

Ujemnie naładowany

elektroskop rozładowuje się.

(5)

Pomiar maksymalnej energii kinetycznej elektronów

A

UV

ny elektro

V

Przykładamy napięcie hamujące elektrony -V.

Obserwujemy, że dla napięć mniejszych od

pewnego –V _max prąd przez ogniwo przestaje płynąć:

-V < -V _max

Maksymalna energia kinetyczna elektronów:

E _k,max = eV _max

(6)

Charakterystyka prądowo- napięciowa fotoogniwa – zależność od natężenia światła

I

Wzrasta

natężenie

światła

(7)

Charakterystyka prądowo- napięciowa – zależność od częstości

U I

-V

Wzrasta

częstość

światła

(8)

Częstość graniczna

NATĘŻENIE PRĄDU I

CZĘSTOŚĆ ν

ν

_g

Poniżej częstości granicznej nie obserwujemy EF.

Wartość częstości granicznej zależy od materiału katody.

Zgodnie ze wzorem

Einsteina, częstość graniczna mierzy pracę wyjścia W:

W=hν

_g

(9)

Zależność napięcia hamującego V

_max

od częstości padającego promieniowania e-m

CZĘSTOŚĆ V

_max

W/e

tan α = h/e

TA ZALEŻNOŚĆ

UMOŻLIWIA

WYZNACZENIE

STAŁEJ PLANCKA h

h= 6.626755 ∑10

^-34

J s

(10)

Wewnetrzny EF w półprzewodnikach Jądrowy EF

Dokładniejsze badania prowadzili w następnych latach Hallwachs i Stoletow. Ustalili podstawowe własności EF:

I.3 Efekt fotoelektryczny

Wzór Einsteina (1905):

E k =(1/2m)V 2 =hν-W

Przewidziany i zaobserwowany przez Hertza w 1887.

Dokładniejsze badania prowadzili w następnych latach Hallwachs i Stoletow. Ustalili podstawowe własności EF:

• Prąd w ogniwie wzrasta ze wzrostem natężenia fali UV.

• Energia cząstek EF (elektronów) nie zależy od natężenia fali.

• Maksymalna energia elektronów wzrasta ze wzrostem częstości UV . Dla każdego materiału katody istnieje częstość graniczna poniżej której EF nie zachodzi.

• EF jest natychmiastowy.

Te własności są sprzeczne z falową naturą promieniowania e-m.

W 1900 Lenart zmierzył e/m cząstek EF i udowodnił, że są one elektronami.

W 1905 Einstein podał teorię EF, wprowadzając za Planckiem

Efekt fotoelektryczny to emisja elektronów z metalu bombardowanego promieniowaniem e-m (UV).

UV

Próżnia

Cząstki uwalniane z metalu pod wpływem promieniowania niosą ujemny ładunek

+ + +

_ _ _

W 1900 Lenart zmierzył e/m tych ujemnych cząstek i

zidentyfikował je jako elektrony.

Dodatnio naładowany

elektroskop nie rozładowuje się.

Ujemnie naładowany

elektroskop rozładowuje się.

Pomiar maksymalnej energii kinetycznej elektronów

UV

V

Przykładamy napięcie hamujące elektrony -V.

Obserwujemy, że dla napięć mniejszych od

pewnego –V max prąd przez ogniwo przestaje płynąć:

-V < -V max

Maksymalna energia kinetyczna elektronów:

E k,max = eV max

Charakterystyka prądowo- napięciowa fotoogniwa – zależność od natężenia światła

I

Wzrasta

natężenie

światła

U I

-V

Wzrasta

częstość

światła

NATĘŻENIE PRĄDU I

CZĘSTOŚĆ ν

ν

Poniżej częstości granicznej nie obserwujemy EF.

Wartość częstości granicznej zależy od materiału katody.

Zgodnie ze wzorem

Einsteina, częstość graniczna mierzy pracę wyjścia W:

W=hν

Zależność napięcia hamującego V

od częstości padającego promieniowania e-m

CZĘSTOŚĆ V

W/e

tan α = h/e

TA ZALEŻNOŚĆ

UMOŻLIWIA

WYZNACZENIE

STAŁEJ PLANCKA h

h= 6.626755 ∑10

J s

JĄDRO

Proton lub neutron Pasmo przewodnictwa

Pasmo walencyjne domieszki

PROMIENIOWANIE X

LUB GAMMA

E _k =(1/2m)V ² =hν-W

pewnego –V _max prąd przez ogniwo przestaje płynąć:

-V < -V _max

E _k,max = eV _max