Три закона фотоэффекта

Опубликовано 26.01.2010 Ведущий Антон Панкратов

Фотоэлектрические явления возникают при поглощении веществом электромагнитного излучения оптического диапазона. К этим явлениям относится и внешний фотоэффект. Внешним фотоэффектом называют явление вырывания электронов из вещества под действием падающего на него света. Явление фотоэффекта открыто в 1887 г. Герцем. Количественные закономерности фотоэффекта были установлены А. Г. Столетовым и объяснены Альбертом Эйнштейном в 1905г.
Столетов для своих опытов использовал вакуумный стеклянный баллон с двумя электродами. Через кварцевое стекло на катод попадает свет (в том числе ультрафиолетовое излучение). С помощью потенциометра можно регулировать напряжение между электродами. Ток в цепи измерялся миллиамперметром. В результате исследований были установлены три закона фотоэффекта.
Во-первых, количество электронов, вырываемых светом с поверхности металла за единицу времени, и сила фототока насыщения прямо пропорциональны поглощаемой за это время энергии световой волны.
Во-вторых, максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов, т. е. максимальная начальная скорость вылетевших электронов не зависит от интенсивности излучения, а определяется частотой света (или длиной волны) и свойствами поверхности электрода.
В-третьих, для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта - предельная наименьшая частота (или наибольшая длина волны), при которой ещё возможен внешний фотоэффект. Если частота света меньше этой предельной частоты (или длина волны больше предельной длины волны), то фотоэффект не наблюдается. Например, у таких металлов как медь, железо, барий и др. маленькая длина волны, соответствующая красной границе. Поэтому эти металлы чувствительны только к ультрафиолетовому излучению. У щелочных металлов (калия, натрия, цезия) длинноволновая граница фотоэффекта больше, и поэтому они чувствительны и к видимому излучению.
В заключение хочется добавить, что фотоэлектрический эффект используется для преобразования энергии излучения в электрическую энергию, в электрический ток. Приборы, в основе устройства которых лежит явление фотоэффекта, называются фотоэлементами.