Световые кванты: фотоэффект, его применение. Фотоны. Давление света. Химическое давление света

1.

Световые кванты:
Фотоэффект, его применение.
Фотоны.Давление
света.Химическое давление света

2.

Фотоэффект
– это вырывание электронов из вещества
под действием света
Это явление было открыто немецким
учёным Генрихом Герцем в 1887
году.Однако, тщательно исследовал его
именно физик А.Г Столетов

3.

Первый закон фотоэффекта
! Фототок насыщения прямо пропорционален падающему
световому потоку Ф
Количество электронов, вырываемых светом с
поверхности металла за 1 секунду, прямо
пропорционально поглощаемой за это время энергии
световой волны.

4.

Второй закон фотоэффекта
Максимальная кинетическая энергия
фотоэлектронов линейно возрастает с частотой
света и не зависит от его интенсивности.
При V<V min ни при какой интенсивности волны падающего
на фотокатод света фотоэффект не происходит.
!Теория М.Планка-атомы испускают
электромагнитную энергию не непрерывно,
а отдельными порциями
энергия Планка
постоянная Планка

5.

Третий закон фотоэффекта
В 1905 году Эйнштейн объяснил фотоэффект
на основе квантовой гипотезы Планка:
излученная порция световой энергии Е=hv
поглощается целиком.
Уравнение Энштейна.
Работа выхода-это минимальная энергия,
которую надо сообщить электрону, чтобы он
покинул металл
Энергия кванта света расходуется на работу
по
вырыванию электрона из металла и на
сообщение ему
кинетической энергии

6.

Красная граница фотоэффекта
Для каждого вещества существует красная граница
фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота V min,
при которой еще возможен фотоэффект
*Название связано со световыми волнами, т.к максимальная длина волны
видимого света соответствует красному цвету
Минимальная частота света
соответствует Wк = 0

7.

Применение фотоэффекта
Фотоэлемент – устройство, в котором энергия света управляет энергией электрического тока или
преобразуется в нее
Вакуумные
фотоэлементы
(внешний
фотоэффект)
*При попадании света на
катод фотоэлемента в цепи
возникает электрический
ток, который включает то
или иное реле .
-Телеграф,телефон
-Кино:воспроизведение звука
-Входит в систему фотореле:автоматы ы в метро и тп.

8.

Полупроводниковые фотоэлементы(
внутренние фотоэфекты)
Внутренним фотоэффектом называется
перераспределение электронов по
энергетическим состояниям в твердых и жидких
полупроводниках и диэлектриках, происходящее
под действием излучений. Он проявляется в
изменении концентрации носителей зарядов в
среде и приводит к возникновению
фотопроводимости.
Используется при автоматическом управлении
электрическими цепями с помощью световых сигналов и в
цепях переменного тока.
Солнечные батареи

9.

Корпускулярно-волновой дуализм
это теория о том, что свет представляется на микроуровне
одновременно и как мельчайшие частицы (корпускулы), и как волны
Французский ученый Луи де Бройль (1892—1987) выдвинул
в 1924 гипотезу, что дуализм не является особенностью
только оптических явлений, а имеет универсальный характер.
Частицы вещества также обладают волновыми свойствами.
-Согласно де Бройлю, с каждым микрообъектом
связываются, с одной стороны, корпускулярные
характеристики — энергия Е и импульс p, а с
другой стороны — волновые характеристики —
частота ᴠ и длина волны λ.

10.

Принцип неопределенности Гейзенберга
Принцип неопределённости означает, что движение
микрочастиц нельзя характеризовать траекторией как точной линией, а
движение электрона нельзя рассматривать как движение точечного заряда
(пули) по определённой замкнутой траектории-орбите.
Принцип неопределённости Гейзенберга (1927):
невозможно одновременно точно измерить скорость и положение (координаты)
электрона.

11.

Давление света.
Под действием электрического поля волны,
падающей на поверхность тела, например
металла, свободный электрон движется в
сторону, противоположную вектору. На
движущийся электрон действует сила Лоренца,
направленная в сторону распространения волны.
Суммарная сила, действующая на электроны
поверхности металла, и определяет силу
светового давления.

12.

Прибор Лебедева
Для доказательства справедливости
теории Максвела было важно измерить
давление света. Многие ученые пытались
это сделать, но безуспешно, так как
световое давление очень мало. В яркий
солнечный день на поверхности площадью 1
м 2 действует сила, равная всего лишь
4*10-6 Н. Впервые давление света измерил
русский физик Петр Николаевич Лебедев в
1900 г.

13.

Прибор Лебедева
Прибор состоял из очень легкого стерженька на тонкой
стеклянной нити, но краям которого были приклеены
легкие крылышки. Весь прибор помещался в сосуд, откуда
был выкачан воздух. Свет падал на крылышки,
расположенные по одну сторону от стерженька. О
значении давления можно было судить по углу
закручивания нити
Давление света согласно электродинамике
Максвелла возникает из-за действия силы
Лоренца на электроны среды, колеблющиеся
под действием электрического поля
электромагнитной волны.

14.

Химическое действие света
Химическое действие света проявляется в том, что существует
целый ряд химических превращений, происходящих только под
действием света.
Химические реакции, протекающие под действием света, называют
фотохимическими.

15.

Фотосинтез
Химические реакции под действием света
происходят в зелёных листьях деревьев и
травы, в иглах хвои, во многих
микроорганизмах. В зелёном листе под
действием Солнца происходят
необходимый для всей жизни на Земле
процесс фотосинтеза. Он даёт нам пищу
и кислород для дыхания.