§ 38. Фотоэффект. Законы фотоэффекта (окончание)

Выявленные экспериментальные факты позволили сформулировать законы фотоэффекта.

1. Число электронов, вырываемых с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально интенсивности света.
2. Максимальная кинетическая энергия электронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности.
3. Для каждого вещества существует минимальная частота света, называемая красной границей фотоэффекта, ниже которой фотоэффект невозможен.

Если первый закон фотоэффекта легко объясняется волновой теорией света, то два других закона на основе этой теории объяснить не удаётся.

Невозможно объяснить с позиций классической физики и так называемую «безынерционность» фотоэффекта. Иначе говоря, фотоэффект возникает сразу же в момент освещения пластины. Для освобождения электрона с поверхности тела он должен обладать энергией, превышающей его работу выхода Авых, т. е. работу, которую нужно совершить для извлечения электрона из металла. Время, в течение которого электрон накапливает необходимую энергию, можно рассчитать на основе электромагнитной теории света — оно оказывается порядка нескольких десятков минут. Опыты, однако, показали, что запаздывания в явлении вырывания электронов с поверхности металла нет даже на миллионные доли секунды.

Таким образом, классическая физика не могла объяснить экспериментально установленные законы фотоэффекта. Это объяснение дала квантовая физика.

Вопросы для самопроверки

1. В чём заключается явление фотоэффекта?

2. Почему в опыте для наблюдения фотоэффекта цинковую пластину необходимо зарядить отрицательно?

3. Как можно объяснить процесс вырывания электронов с поверхности металла на основе волновой теории света?

4. Сформулируйте законы фотоэффекта.

5. Какие законы фотоэффекта не могут быть объяснены с позиций классической волновой теории?

Упражнение 32

1. Изменится ли быстрота разрядки электрометра (см. рис. 131), если цинковую пластину заменить медной? 2. На рисунке 134 представлены графики зависимости силы тока от напряжения. Приведённые графики характеризуют фотоэффект, возникающий на одном или на разных веществах? Ответ поясните.

3. Используя график зависимости I(U) (см. рис. 133), ответьте на вопросы.

а) Как можно объяснить наличие тока в цепи при U = 0?

б) Почему при определённом значении напряжения сила тока перестаёт увеличиваться?

Рис. 134

4. Почему сила тока насыщения для данного металла может иметь разные значения?

<<< К началу