Proprietățile cuantice ale luminii

Efectul fotoelectric este o emisie de gaze de atomi și molecule mol de gaz sub acțiunea luminii și este denumit în mod obișnuit de fotoionizare.

In medii condensate (solide și lichide) distinge efectul fotoelectric extern și intern.

PhotoEffect externă (emisie fotoelectron) este numit de electroni substanțe de emisie privind expunerea la lumină. Electronii emiși de substanța din PhotoEffect externă se numesc fotoelectroni. iar curentul electric format de acestea în mișcare ordonate într-un câmp electric, numit fotocurentul.

Acesta a numit efect redistribuirea fotoelectric intern stărilor energetice ale electronilor în dielectrici și semiconductori solizi și lichizi, care are loc sub influența luminii. Ea se manifestă în schimbarea concentrației purtătoare în mediu duce la vozniknove-Niju fotoconductie sau PhotoEffect valve.

Fotoconductie numit creștere conductivitatea electrică a substanței sub influența luminii. BLDC efect fotoelectric (efect fotoelectric în stratul de barieră), se află sub influența apariției CEM a luminii (forță foto electromotoare) în sistem, constând din contactarea semiconductoare și un metal sau doi semiconductori diferiți (de exemplu, p-n-joncțiune).

Legile photoemission.

1. Legea Stoletova: la compoziția spectrală constantă a luminii incidente pe fotocatod, pro-saturație fotocurentul proporțională cu catod iradianță:

2. Pentru acest fotocatodic viteză inițială maximă a fotoelectron depinde de frecvența luminii și nu depinde de intensitatea acesteia.

3. Pentru fiecare fotocatodic limită există roșu PhotoEffect, t. Lumină exterioară frecvență minimă E. # 957; 0. în cazul în care încă posibil PhotoEffect extern; V0 frecvență pentru agățat pe materialul fotocatod și starea suprafeței sale.

Teoria cuantică a luminii a explicat cu succes de legile efectului fotoelectric extern. Dezvoltarea ideilor de cuantificare a energiei atomilor oscilanți lui Planck, Einstein a emis ipoteza ca lumina nu este doar emisă, ci se extinde în spațiu și este absorbită de materialul sub formă de cuante discrete separate a radiației electromagnetice - fotoni. Toți fotoni de lumină monocromatică de frecvență v au aceeași energie # 949; = Hv. unde h - constanta lui Planck, și se deplasează în spațiu la CBE-ta în vid c = 3 x 10 8 m / s. În cazul substanței de absorbție a luminii fiecare foton absorbit transferă energia tuturor substanțelor de particule. Pentru a ieși din electronul de metal trebuie să îndeplinească o funcție de lucru. Prin urmare, ecuația lui Einstein pentru efectul fotoelectric extern, care exprimă legea conservării energiei efectului fotoelectric poi, are forma

Din ecuația lui Einstein (21.2.1) urmează a doua lege a efectului fotoelectric:

Astfel, # 965; max depinde numai de frecvența luminii și de electroni funcția de lucru al fotocatod.

Energia cinetică maximă inițială a photoelectron depinde de frecvența luminii într-un mod liniar. Ea dispare la v0 frecvență. PhotoEffect extern de frontieră roșu corespunzătoare

Prin urmare, limita de roșu depinde numai funcția de lucru a electronului de metal.

Legile tip Rayleigh - blugi si vinuri. Ipoteza lui Planck.

Din punct de vedere al teoriei radiației electromagnetice echilibru în interiorul cavității este un sistem de picioare valuri de frecvențe diferite w, direcții de propagare și polarizări. Numărul undelor stationare distincte pe unitatea de volum cu frecvențe în intervalul de la w la w + dw:

Conform legii echipartiției energiei de grade de libertate, fiecare grad de libertate de stat de vibrație de echilibru are o energie kT. Jumătate din care se duce la electricitate, iar celălalt pe componenta magnetică a energiei valurilor. rezultatul

Ecuația (21.3.1) se numește formula Rayleigh-Jeans. Acesta oferă un acord destul de bună cu experimentul la w scăzut. Pentru o densitate mare spectrală w este mult mai mare decât cea observată. Densitatea Volumul brut de radiații

Ea are o valoare infinit de mare u (T) = ∞. Acest rezultat nu este valid (valoarea de echilibru u (T) are o valoare finită) se numește ultraviolete catastrofă.

La frecvențe înalte consistență a datelor experimentale și teoretice dă Wines legale (Legea radiații Wien):

unde C și A - sunt constante, r # 957; - densitate spectrală a iradianță corpului negru.

În notație modernă, folosind constanta lui Planck, putem scrie (în momentul în care nu a fost încă deschis):

În 1900, Planck a fost capabil să găsească un fel de funcție r # 957; (# 957;, T), la punctul ness datele experimentale corespunzătoare. Conform ipotezei invocate Planck oscilatoare atomice cuantice emit energie sub formă de porțiuni individuale (Kwan-ing), amploarea care este proporțională cu frecvența radiației:

Factorul de proporționalitate h = 6,62 · 10 -34 J · s mai târziu a fost numită constanta lui Planck.

Deoarece radiația electromagnetică emisă de porțiuni, energia oscilatorului poate lua numai anumite valori discrete egale cu un număr întreg de porțiuni elementare - cuante de energie

Astfel, energia oscilatorului

și se supune distribuția Boltzmann, iar energia medie a oscilatorului

și densitatea spectrală a iradiantă

în cazul în care - energia fotonica. Planck Formula (21.3.3), este în concordanță cu datele experimentale privind distribuția de energie în spectrul de emisie al corpuluinegru pe toată gama de frecvențe și temperaturi.