Главная >> Физика. 11 класс. Пурышева

Глава 6. Фотоэффект

§ 38. Фотоэффект. Законы фотоэффекта

Явление фотоэффекта

1. В 1897 г. Герц открыл явление электризации металлических поверхностей при их освещении. Позднее учёные, и прежде всего русский физик А. Г. Столетов, выяснили, что под действием света часть электронов, входящих в состав тела, покидает его.

Вырывание электронов из вещества под действием света называют фотоэлектрическим эффектом (или фотоэффектом).

Фотоэффект можно наблюдать, например, при освещении ультрафиолетовым светом цинковой пластины, соединённой со стержнем электрометра (рис. 131). Если цинковая пластина заряжена отрицательно, то под действием света электрометр разряжается. При сообщении пластине положительного заряда стрелка электрометра не меняет положения при освещении пластины.

Объяснить это можно только тем, что с поверхности металлической пластины свет вырывает электроны. Под действием света увеличивается энергия электронов в атомах, и они могут покинуть пластину. Если она заряжена отрицательно, то покинувшие металл электроны отталкиваются от пластины и электрометр разряжается. Если же заряд пластины положителен, то её электрическое поле возвращает назад вырвавшиеся свободные электроны. Поэтому электрометр не разряжается. При этом чем больше энергия светового потока, тем больше электронов вырывается из пластины.

Поместив на пути светового потока стеклянную пластину, можно заметить, что отрицательно заряженная цинковая пластина не разрядится. Даже при увеличении мощности светового потока результат опыта не изменится. Поскольку стекло, пропуская видимое излучение, поглощает ультрафиолетовые лучи, следует предположить, что именно эти лучи и вызывают фотоэффект. Этот факт невозможно объяснить на основе волновой теории света.

Тщательные эксперименты учёных позволили выявить и ещё ряд особенностей фотоэффекта, необъяснимых с позиций волновой теории света. В частности, опыты показали, что кинетическая энергия электронов, вырываемых из пластины, не зависит от интенсивности света, но зависит от его частоты. Чем больше частота света, тем большей оказывается кинетическая энергия электронов. Так, максимальная скорость, а следовательно, и кинетическая энергия электронов, покидающих пластину, при освещении красным светом почти вдвое меньше скорости электронов, вылетающих при освещении той же пластины фиолетовым светом. Более того, для каждого вещества существует определённая минимальная частота, ниже которой фотоэффект не происходит. Именно это явление наблюдается в опыте с цинковой пластиной, перед которой на пути светового потока ставилось стекло, задерживающее ультрафиолетовые лучи. Фотоэффект на цинковой пластине может возникнуть лишь при освещении её светом с длиной волны λ ≤ 3,7 • 10^-7 м (ультрафиолетовое излучение).

Продолжение >>>