Treść zadania

Na czym polega zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne?
Korpuskularna natura promieniowania elektromagnetycznego ujawnia się między innymi, w zjawisku fotoelektrycznym, które znajduje szerokie zastosowanie w wielu urządzeniach elektronicznych. Polega ono na wybijaniu elektronów z metalu przez fotony promieniowania elektromagnetycznego. Jeśli metalowa płytka, na którą pada światło jest częścią obwodu elektrycznego (katodą), to uwolnione przez światło elektrony mogą brać udział w przewodzeniu prądu.

Układ elektryczny sterowny światłem może wyłączyć na przykład latarnie uliczne, gdy zaczyna się dzień, i włączyć je po zmroku.


Na czym polega zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne?
Korpuskularna natura promieniowania elektromagnetycznego ujawnia się między innymi, w zjawisku fotoelektrycznym, które znajduje szerokie zastosowanie w wielu urządzeniach elektronicznych. Polega ono na wybijaniu elektronów z metalu przez fotony promieniowania elektromagnetycznego. Jeśli metalowa płytka, na którą pada światło jest częścią obwodu elektrycznego (katodą), to uwolnione przez światło elektrony mogą brać udział w przewodzeniu prądu.

Układ elektryczny sterowny światłem może wyłączyć na przykład latarnie uliczne, gdy zaczyna się dzień, i włączyć je po zmroku.



















Zjawisko fotoelektryczne charakteryzuje się tym, że:
1. Każdy foton o dostatecznie dużej energii Ef = h • f wybija z metalu jeden elektron.
2. Liczba wybitych z katody elektronów jest wprost proporcjonalna do natężenia padającego promieniowania. Wnioskujemy stąd, że natężenie promieniowania zależy od ilości fotonów w strumieniu tego promieniowania.
3. Foton, który odda elektronowi całą energię, przestaje istnieć. Praca wyjścia Elektrony wychodząc na powierzchnię metalu muszą pokonać siły, które wiążą je z metalem. Przeciwko tym siłom muszą wykonać pracę, którą nazywamy pracą wyjścia i oznaczamy literą W.
Do wykonania pracy wyjścia elektrony potrzebują dostatecznie dużej energii. Jeśli fotony światła padającego na metal mają energię równą co najmniej pracy wyjścia, to zachodzi zjawisko fotoelektryczne. Wartość pracy wyjścia zależy od rodzaju metalu i stanu jego powierzchni. Przykładowo światło widzialne nie jest w stanie wybić elektronów z płytki cynkowej, lecz jest to możliwe, gdy pada na nią promieniowanie ultrafioletowe, gdyż fotony światła ultrafioletowego mają większą energię niż fotony światła widzialnego.

Równanie Einsteina
Jeśli energia padającego na metal fotonu jest większa od pracy wyjścia, to elektron może dodatkowo uzyskać energię kinetyczną. Bilans energii fotonu oddziałującego z elektronem, całkowicie zgodny z doświadczeniem, podał Einstein w postaci wzoru:





czyli





Za wyjaśnienie zjawiska fotoelektrycznego Albert Einstein otrzymał nagrodę Nobla.



















Zjawisko fotoelektryczne charakteryzuje się tym, że:
1. Każdy foton o dostatecznie dużej energii Ef = h • f wybija z metalu jeden elektron.
2. Liczba wybitych z katody elektronów jest wprost proporcjonalna do natężenia padającego promieniowania. Wnioskujemy stąd, że natężenie promieniowania zależy od ilości fotonów w strumieniu tego promieniowania.
3. Foton, który odda elektronowi całą energię, przestaje istnieć. Praca wyjścia Elektrony wychodząc na powierzchnię metalu muszą pokonać siły, które wiążą je z metalem. Przeciwko tym siłom muszą wykonać pracę, którą nazywamy pracą wyjścia i oznaczamy literą W.
Do wykonania pracy wyjścia elektrony potrzebują dostatecznie dużej energii. Jeśli fotony światła padającego na metal mają energię równą co najmniej pracy wyjścia, to zachodzi zjawisko fotoelektryczne. Wartość pracy wyjścia zależy od rodzaju metalu i stanu jego powierzchni. Przykładowo światło widzialne nie jest w stanie wybić elektronów z płytki cynkowej, lecz jest to możliwe, gdy pada na nią promieniowanie ultrafioletowe, gdyż fotony światła ultrafioletowego mają większą energię niż fotony światła widzialnego.

Równanie Einsteina
Jeśli energia padającego na metal fotonu jest większa od pracy wyjścia, to elektron może dodatkowo uzyskać energię kinetyczną. Bilans energii fotonu oddziałującego z elektronem, całkowicie zgodny z doświadczeniem, podał Einstein w postaci wzoru:





czyli





Za wyjaśnienie zjawiska fotoelektrycznego Albert Einstein otrzymał nagrodę Nobla.

Barbara Zegrodnik, Michał Zegrodnik
Seria wydawnicza SMS - "Fizyka"