EFEKT FOTOELEKTRYCZNY

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

1 EFEKT FOTOELEKTRYCZNY
Wielu eksperymentatorów prowdziło badania tego zjawiska: Hallwachs 1883, 1888 Hertz 1886, 1887 Stoletow Lenard Często znajdziemy informację, że zjawisko to odkrył Hertz, podczas, gdy sam Hertz zawsze odpowiadał: „Hallwaschs był pierwszy”.

2 (1883) … Wilhelm Hallwachs … (1887)
Żródło:

3 (źródło światła ultrafioletowego)
Soczewka skupiająca - kwarcowa Lampa łukowa (źródło światła ultrafioletowego) Płytka cynkowa Elektroskop Wypolerowana, naładowana ujemnie płytka cynkowa traci ładunek pod wpływem naświetlania promieniowaniem ultrafioletowym  ŁADUJE SIĘ DODATNIO

4 (1883 )… Wilhelm Hallwachs … (1888)
Elektrometr Hankel’a Żródło:

5

6 EFEKT FOTOELEKTRYCZNY ma trzy podstawowe cechy,
których nie można wyjaśnić na gruncie klasycznej falowej teorii światła

7 Z falowej teorii światła wynika, że amplituda oscylującego pola elektrycznego E fali świetlnej wzrasta, gdy wzrasta natężenie wiązki światła. Ponieważ siła działająca na elektron jest równa eE, z zależności tej wynika, że energia kinetyczna fotoelektronów również powinna wzrosnąć, gdy zwiększamy natężenie wiązki światła. Tymczasem: Maksymalna energia kinetyczna elektronów nie zależy od natężenia padającego promieniowania (jest niezależna od natężenia światła).

8 2. Zjawisko fotoelektryczne powinno występować dla każdej częstotliwości światła, pod warunkiem, że natężenie światła jest wystarczająco duże, aby dostarczona została energia konieczna do uwolnienia elektronów. Okazuje się, ze dla każdej powierzchni istnieje pewna charakterystyczna częstotliwość graniczna. Tymczasem: Dla częstotliwości światła mniejszej od częstotliwości granicznej efekt fotoelektryczny nie występuje, niezależnie od tego, jak silne jest oświetlenie powierzchni.

9 Według teorii klasycznej energia świetlna jest jednorodnie rozłożona na całej powierzchni falowej.
Zatem gdy wiązka światła jest dostatecznie słaba, powinno występować mierzalne opóźnienie czasowe pomiędzy chwilą, kiedy światło zaczyna padać na powierzchnię płytki, a momentem uwolnienia z niej elektronu. W tym właśnie czasie elektron powinien absorbować energię z wiązki światła aż do momentu, gdy nagromadzona energia będzie wystarczająca, by elektron mógł wydobyć się z metalu. Jednak nigdy nie stwierdzono żadnego mierzalnego opóźnienia czasowego.

10 W 1905 r. A. Einstein zakwestionował słuszność klasycznej teorii światła.
Zaproponował nową teorię. Założył, że energia jest skwantowana, skoncentrowana w oddzielnych porcjach - kwantach światła, które później nazwano fotonami. Przyjął – za Planckiem – że energia fotonu wynosi: Za teoretyczne wyjaśnienie efektu fotoelektrycznego A. Einstein otrzymał nagrodę Nobla w za 1921 rok.

11 Foton wg Einsteina Hipotetyczna cząstka, która jest prawdziwie obojętna: nie posiada masy spoczynkowej (m=0); nie posiada ładunku elektrycznego (q=0); nie posiada momentu magnetycznego; jest tożsama ze swą antycząstką; porusza się z prędkością światła w próżni c; posiada energię E = hn posiada pęd p = E/c

12 Fotony: Nie podlegają upływowi czasu. Są ponadczasowe (wieczne).
biorą udział tylko w procesach uwarunkowanych przez oddziaływania elektromagnetyczne, stanowią zarazem nośnik tego rodzaju oddziaływania, są kwantami promieniowania elektromagnetycznego. Nie podlegają upływowi czasu. Są ponadczasowe (wieczne).

13 Falą czy gradem fotonów?
Czym jest światło naprawdę? Falą czy gradem fotonów? Fot. Stanisław Strzyżewski ©

14 Trudność, przed którą stoimy, jest zupełnie nowego rodzaju.
Mamy dwa obrazy rzeczywistości. Żaden z nich wzięty z osobna nie wyjaśnia w pełni zjawisk świetlnych. Ale razem - wyjaśniają! „By rozwiązać problem sprzeczności nauka każe nam tworzyć nowe pojęcia, nowe teorie.” A.Einstein

15 T E R M I N O L O G I A teorii falowej
Światło jednorodne ma określoną długość fali Długość fali jest dla czerwonego krańca widma dwa razy większa niż dla krańca fioletowego teorii kwantów Światło jednorodne zawiera fotony o określonej energii Energia fotonu jest dla czerwonego krańca widma dwa razy mniejsza niż dla krańca fioletowego Źródło: Albert Einstein, Leopold Infeld, EWOLUCJA FIZYKI

16 Bo jest jeszcze przecież inna materia! Ta, z której zbudowane są (…)
Bo jest jeszcze przecież inna materia! Ta, z której zbudowane są (…) promienie słońca... I odbicie w lustrze zdziwione niepewne J.Rybowicz

17 FIZYKA OŚWIECA ŚWIAT Physics enlightens the world
18 / 19 kwietnia 2005 W 50. rocznicę śmierci Alberta Einsteina + 18 kwietnia 1955 (Prinston, USA) Sztafeta światła obiegająca ziemski glob w ciągu jednej nocy

18 Fizyka oświeca świat - 18 / 19 kwietnia 2005
Autorzy: Max E. Lippitsch & Sonja Draxler

19