Фотоэлектрический эффект – основа жизни

План работы
Что такое «фундаментальный закон природы»?
История открытия фотоэффекта.
Законы Столетова.
Уравнение Эйнштейна.
Внутренний фотоэффект.
Применение явления фотоэффекта.
Подведение итогов.
Сазонов Василий Викторович, МОУ СОШ д.Васькино

В чем состоит фундаментальность закона?
Всего имеется 12 фундаментальных (всеобщих) законов природы.
Закон сохранения. Этот закон предполагает сохранение основных элементов мироздания – материи, энергии, информации. Для человека можно говорить о сохранении накопленного опыта развития. При усложнении системы жизни накопленный опыт развития менее развитых форм также сохраняется. Это хорошо видно на примере развития человека, когда в стадии внутриутробного развития, плод проходит дочеловеческие формы жизни на Земле.
Сазонов Василий Викторович, МОУ СОШ д.Васькино

Альберт Эйнштейн
«Высшая задача физики состоит
в открытии наиболее общих элементарных законов, из которых можно было бы логически вывести картину мира»
Сазонов Василий Викторович, МОУ СОШ д.Васькино

Одна из задач физики - выявление самого простого и самого общего в природе
В современном представлении самое простое - молекулы, атомы, элементарные частицы, поля и т.п.
Сазонов Василий Викторович, МОУ СОШ д.Васькино

Одна из задач физики - выявление самого простого и самого общего в природе.
Наиболее общими свойствами материи принято считать движение, пространство и время, массу, энергию и др.
Сазонов Василий Викторович, МОУ СОШ д.Васькино

Одна из задач физики - выявление самого простого и самого общего в природе.
Физика изучает и очень сложные явления и объекты. Но при изучении сложное сводится к простому, конкретное –
к общему. При этом устанавливаются универсальные законы, справедливость которых подтверждается не только
в земных условиях и в околоземном пространстве, но и во всей Вселенной.
В этом заключается один из существенных признаков физики как фундаментальной науки.
Сазонов Василий Викторович, МОУ СОШ д.Васькино

История открытия
Открытие фотоэффекта относят к 1887 г., когда Герц обнаружил, что освещение ультрафиолетовым светом электродов искрового промежутка, находящегося под напряжением, облегчает проскакивание искры между ними.
Генрих Рудольф Герц 1857 - 1894 г.г.
Сазонов Василий Викторович, МОУ СОШ д.Васькино

История открытия
Впервые (1888–1890), подробно анализируя явление фотоэффекта, русский физик А.Г. Столетов получил принципиально важные результаты.
В отличие от предыдущих исследователей он брал малую разность потенциалов между электродами.
Александр Григорьевич Столетов
1839-1896 г.г.
Сазонов Василий Викторович, МОУ СОШ д.Васькино

Схема опыта Столетова
Облучая катод светом различных длин волн, Столетов пришел к выводу, что наиболее эффективное действие оказывают ультрафиолетовые лучи. Кроме того, было установлено, что сила тока, возникающего под действием света, прямо пропорциональна его интенсивности.
Сазонов Василий Викторович, МОУ СОШ д.Васькино

законы фотоэффекта
Фототок насыщения прямо пропорционален интенсивности света, падающего на катод.
Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов пропорциональна частоте света и не зависит от его интенсивности.
Фотоэффект не возникает, если частота света меньше некоторой характерной для каждого металла величины , называемой красной границей.
Сазонов Василий Викторович, МОУ СОШ д.Васькино

Первый закон фотоэффекта
Фототок насыщения прямо пропорционален интенсивности света, падающего на катод.
Т.к. сила тока определяется величиной заряда, а световой поток - энергией светового пучка, то можно сказать:
число электронов, выбиваемых за 1 с из вещества, пропорционально интенсивности света, падающего на это вещество
Сазонов Василий Викторович, МОУ СОШ д.Васькино

Второй закон фотоэффекта
Кинетическая энергия фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего света, а зависит от его частоты.
Сазонов Василий Викторович, МОУ СОШ д.Васькино

Третий закон фотоэффекта
Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота νmin, при которой еще возможен фотоэффект.
Сазонов Василий Викторович, МОУ СОШ д.Васькино

Альберт Эйнштейн
Фотоэффект был объяснён
в 1905 году Альбертом Эйнштейном (за что в 1921 году он получил Нобелевскую премию) на основе гипотезы Макса Планка о квантовой природе света.
В работе Эйнштейна содержалась важная новая гипотеза – свет излучается и поглощается в виде квантов. Из представления о свете как о частицах (фотонах) следует формула Эйнштейна для фотоэффекта:
Сазонов Василий Викторович, МОУ СОШ д.Васькино

Работа выхода
Минимальная работа , которую нужно совершить фотону для вырывания электронов из металла
Сазонов Василий Викторович, МОУ СОШ д.Васькино

Красная граница фотоэффекта
Минимальная частота ниже которой фотоэффект невозможен
Сазонов Василий Викторович, МОУ СОШ д.Васькино

3
Сазонов Василий Викторович, МОУ СОШ д.Васькино

2
Сазонов Василий Викторович, МОУ СОШ д.Васькино

4
Сазонов Василий Викторович, МОУ СОШ д.Васькино

2
Сазонов Василий Викторович, МОУ СОШ д.Васькино

1
Сазонов Василий Викторович, МОУ СОШ д.Васькино

Внутренний фотоэффект
Внутренний фотоэффект -возбужденные электроны остаются внутри освещенного тела, не нарушая нейтральности последнего.
При этом в веществе изменяется концентрация носителей заряда или их подвижность, что приводит к изменению электрических свойств вещества под действием падающего на него света. Внутренний фотоэффект присущ только полупроводникам и диэлектрикам.
Сазонов Василий Викторович, МОУ СОШ д.Васькино

Применение фотоэффекта
В настоящее время на основе внешнего и внутреннего фотоэффекта строится бесчисленное множество приемников излучения, преобразующих световой сигнал в электрический и объединенных общим названием – фотоэлементы.
Сазонов Василий Викторович, МОУ СОШ д.Васькино

Сазонов Василий Викторович, МОУ СОШ д.Васькино

Сазонов Василий Викторович, МОУ СОШ д.Васькино