Фотоэффект және Эйнштейн формуласы

39 
суретте фотоэлементтің вольт-амперлік сипаттамалары келтірілген (бірдей 
жиілікте ω = const, әртүрлі жарық ағыны үшін фототоктың катод пен анод 
арасына түсірілген кернеуге тәуелділігі). Сызбадан байқайтынымыз, 
0
=
U
болған кезде катодтан шыққан электрондардың бір бөлігі анодқа жетеді. Егер 
теріс таңбалы тежеуіш кернеу беретін болсақ 
Т
U
, фототок нөлге айналады.
8.4 сурет 
Тежеуіш кернеу жарық ағынына тәуелсіз, ол жарық жиілігімен ғана 
анықталады; 
- кернеудің 
0

U
болатын бір мәнінде фототок қанығу мәніне жетеді I
қан
. 
Қанығу тогы неғұрлым үлкен болса, Ф жарық ағыны соғұрлым үлкен болады 
(яғни уақыт бірлігінде көбірек электрондар ұшып шығады); 
- катодқа жиілігі әр түрлі жарық түсірейік. Егер жарық жиілігі 

катодтың материалына тән 
0

жиіліктен аз болса, жарық ағынының кез келген 
мәнінде фотоэффект байқалмайды. 
0

жиілік пен оған сәйкес келетін толқын 
ұзындығы, 
0
/


c
k

=
– 
фотоэффектінің қызыл шекарасы деп аталады.
Заттан электрондардың ұшып шығуы жарықтың толқындық табиғатына 
қайшы келмейді, бірақ ол фотоэффект заңдылықтарын түсіндіре алмайды. 
Фотоэффект заңдарын алғаш рет 1905 ж. А.Эйнштейн түсіндірді. 
Фотон металл бетіне түскенде өзінің барлық энергиясын электронға 
береді (яғни электрон фотонды резонантссыз жұтады). Егер бұл энергия үлкен 
болса, электрон металдың ішінде ұстап тұрған күшті жеңіп, металдан сыртқа 
ұшып шыға алады. Бұл процесте энергияның сақталу заңы орындалады: 
,
2
2
m
m
A


+
=

(8.10)
мұндағы 
m

– металл бетінен ұшып шыққан электронның максималды 
жылдамдығы;
A
– электронның металдан шығу жұмысы;
m
–электронның массасы. 
(8.10) өрнегі 
фотоэффект үшін Эйнштейн заңы 
деп аталады. Бұл 
формула фотоэффектінің барлық заңдылықтарын түсіндіреді: 
Φ
1
Φ
2
Φ
3
I 
U 
I
қан
.1 
I
қан
.2 
I
қан
.3 
U
Т

40 
- егер сәулелену интенсивтілігі өте жоғары болмаса, онда әрбір 
фотоэлектрон бір фотонның энергиясын қабылдайды. Бұл кезде электронның 
максималды жылдамдығы фотонның энергиясына ғана тәуелді; 
- белгілі жиіліктегі сәулелену интенсивтілігі фотондардың ағыны 
тығыздығына ғана тәуелді. Фотондардың ағыны тығыздығы фотондардың 
электрондармен соқтығысу санына байланысты өзгереді. Сондықтан қанығу 
тогы сәулелену интенсивтілігіне тура пропорционал; 
- 
A



кезінде Эйнштейн теңдеуінің мағынасы жоқ, (электронның 
кинетикалық энергиясы теріс сан болуы мүмкін емес), бұл фотоэффектінің 
қызыл шекарасы бар екенін көрсетеді.
Физикалық объект бір мезгілде корпускулалық және толқындық 
қасиеттерге ие болса, онда мұны 
корпускулалық-толқындық дуализмі
деп 
атайды. 

жүктеу/скачать 1,3 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: