EFEKT FOTOELEKTRYCZNY

Prezentacja na temat: "EFEKT FOTOELEKTRYCZNY"— Zapis prezentacji:

1 EFEKT FOTOELEKTRYCZNY
Janowski Krzysztof GiG rok I mgr gr. III

2 Krótki spis treści Historia odkrycia Efekt fotoelektryczny
Odkrycie zjawiska fotoelektrycznego Wyjaśnienie zjawiska fotoelektrycznego przez Einsteina Równanie Einsteina-Millikana Fotokomórka budowa i jej wykorzystanie Inne zastosowania efektu fotoelektrycznego

3 Historia odkrycia 2 1 3 4 Pierwsze prawo fotoefektu Aleksandr
Stoletow opublikowane w 1889 r. Doświadczenie Heinricha Hertza z cewką opublikowane w 1887 r. 4 Joseph Thomson i odkrycie elektronu opublikowane w 1899 r. Obserwacje  Philippa von Lenarda opublikowane w 1902 r.

4 Historia odkrycia 5 Albert Einstein i hipoteza kwantów opublikowana 1905 r. Za wyjaśnienie efektu fotoelektrycznego Albert Einstein otrzymał w 1921 roku Nagrodę Nobla.

5 Efekt fotoelektryczny
Efekt fotoelektryczny to zjawisko fizyczne polegające na przekazywaniu energii kwantów promieniowania elektromagnetycznego - fotonów, elektronom znajdującym się w różnych substancjach. Wyróżniamy efekt fotoelektryczny wewnętrzny, polegający na przenoszeniu elektronów między pasmami w półprzewodnikach oraz efekt fotoelektryczny zewnętrzny, polegający na emisji elektronów z powierzchni ciał oświetlonych promieniowaniem o odpowiednio dużej energii fotonów.

6 Odkrycie zjawiska fotoelektrycznego
Zjawisko fotoelektryczne po raz pierwszy zaobserwowane zostało przez Hertza w roku 1887 podczas badań nad elektrycznością.  Dalsze badania nad efektem fotoelektrycznym prowadził von Leonard w 1902 roku. Użył on aparatury, której schemat przedstawia rysunek Schemat aparatu do badania zjawiska fotoelektrycznego wykorzystanego przez von Leonarda.

7 Wyjaśnienie zjawiska fotoelektrycznego przez Einsteina
Trudno było więc zrozumieć zjawisko fotoelektryczne na podstawie założeń fizyki klasycznej. W 1905 r. efekt ten w prosty sposób wytłumaczył Alberta Einstein, który w 1921 r. otrzymał za to Nagrodę Nobla. Przyjął, że światło należy traktować nie jako falę, a jako strumień fotonów (kwantów energii promieniowania). Zgodnie z postulatem Plancka mają one energię kinetyczną równą: Ek=hν

8 Równanie Einsteina-Millikana
Otrzymane równanie zostało potwierdzone doświadczalnie przez Millikana. Millikan był zagorzałym przeciwnikiem koncepcji Einsteina i przez 10 lat eksperymentował próbując ją obalić. Paradoksalnie, jego doświadczenia stały się koronnym dowodem słuszności kwantowej natury światła. Co więcej, precyzyjne pomiary Millikana umożliwiły bardzo dokładne wyznaczenie stałej Plancka. Równanie opisujące zależności energetyczne w fotoefekcie nazywane bywa równaniem Millikana-Einsteina. hν = Ek + W

9 Fotokomórka budowa i jej wykorzystanie

10 Fotokomórka budowa i jej wykorzystanie
K - fotokatoda A - anoda S - źródło światła

11 Fotokomórka budowa i jej wykorzystanie

12 Zależność efektu fotoelektrycznego od częstotliwości fali
Aby zbadać zależność efektu fotoelektrycznego od częstotliwości fali można zmienić polaryzację źródła prądu. Powoduje to odwrócenie pola elektrycznego pomiędzy elektrodami, hamowanie i zawracanie wybijanych elektronów. Przy pewnym napięciu, nazywanym napięciem hamowania, pomimo oświetlenia fotokatody falą o odpowiedniej częstotliwości w obwodzie nie płynie prąd.

13 Zależność efektu fotoelektrycznego od częstotliwości fali
Badając zależność napięcia hamowania od częstotliwości można stwierdzić, że energia kinetyczna fotoelektronów zależy wyłącznie od częstotliwości fali elektromagnetycznej (czyli od barwy światła). Istnieje również minimalna częstotliwość fali, dla której zjawisko fotoelektryczne zaczyna zachodzić. Dla wszystkich

14 Inne zastosowania efektu fotoelektrycznego
Fotokomórki Baterie słoneczne Matryce CCD Noktowizory Fotopowielacze

15 Podsumowanie 1. Elektron, aby zostać wybity z metalu, musi posiadać energię równą co najmniej tzw. pracy wyjścia. Energię taką otrzymuje wtedy, gdy światło ma odpowiednią częstotliwość i energia fotonów jest odpowiednio wysoka. 2. Jeśli fotony mają większą energię, to elektrony nie tylko wydostaną się z metalu (warunek graniczny), ale będą też miały dodatkową energię kinetyczną 3. Im większe natężenie światła, tym więcej fotonów pada na metal i tym więcej elektronów może zostać wybitych. Natężenie jednak nie ma wpływu na energię pojedynczego fotonu, a więc i energię jaką foton może przekazać elektronowi. Wyjaśnienie zjawisk, w których światło zachowuje się jak fala (np. dyfrakcja, interferencja) i jak strumień cząstek (np. efekt fotoelektryczny) wymagało przyjęcie założenia o dwoistej naturze światła.

16 Bibliografia D. Holliday, R. Resnick: Fizyka tom 2
Z. Kąkol: Fizyka dla inżynierów C. Bobrowski: Fizyka, krótki kurs

17 Dziękuje za uwagę!