ФОТОЭФФЕКТ Артемьев В. И. –преподаватель ГБОУ НПО ПЛ «ЩУЦ» МО. - презентация

1 ФОТОЭФФЕКТ Артемьев В. И. –преподаватель ГБОУ НПО ПЛ «ЩУЦ» МО

2 Свет – электромагнитная волна, т.е. распространение в пространстве колебаний электромагнитного поля, вызванных ускоренным движением заряженных частиц. Излучение характеризуется длиной волны λ, частотой ν и скоростью распространения c (c=3*10 8 м/с), причем λ = c/ν. Явления интерференции, дифракции, поляризации и дисперсии света, хорошо объясняются на основе волновой теории. Но ее использование при создании теории теплового излучения нагретых тел, фотоэффекта и ряда других явлений вело к противоречиям.

3 Джеймс Клерк (Кларк) Максвелл 13 июня 1831, Эдинбург 5 ноября 1879, Кембридж Противоречия волновой теории были разрешены в 1865 году Максвеллом, который пришел к выводу, что свет - электромагнитная волна. Одним из аргументов в пользу данного утверждения является совпадение скорости электромагнитных волн, теоретически вычисленных Максвеллом, со скоростью света, определенной экспериментально (в опытах Ремера и Фуко). Максвелл показал теоретически, что свет представляет собой электромагнитные волны порядка нм

4 В 1839 году Александр Беккерель наблюдал явление фотоэффекта в электролите. В 1873 году Виллоби Смит обнаружил, что селен является фотопроводящим. В 1900 г. немецкий физик Макс Планк высказал гипотезу: свет излучается и поглощается отдельными порциями квантами (или фотонами). БЕККЕРЕЛЬ Александр Эдмон 24 марта 1820 – 11 мая французский физик... ПЛАНК Макс 23 апреля 1858 г. – 4 октября 1947 г. Нобелевская премия по физике, 1918

5 Генри Рудольф Герц 22 февраля 1857, Гамбург 1 января 1894, Бонн Фотоэффект открыт Генри Герцем в 1887 году

6 Фотоэффект- испускание электронов некоторыми веществами под действием света

7 Александр Григорьевич Столетов , Владимир, В 1888 году Столетов создал первый фотоэлемент и применил его на практике, потом он установил прямую пропорциональную зависимость силы фототока от интенсивности падающего света.

8 Схема установки, на которой Столетов установил законы фотоэффекта Выводы Столетова: …при освещении цинковой пластины ультрафиолетовыми лучами из неё вырываются электроны. Под действием электрического поля они устремляются к сетке и в цепи возникает электрический ток, который называют фототоком.

9 Количество электронов, вырываемых светом с поверхности металла за 1с, прямо пропорционально интенсивности света. С позиции электромагнитной теории света: чем больше интенсивность световой волны, тем большему количеству электронов будет передана достаточная для вылета из металла энергия.

10 Альберт Эйнштейн , Ульм, Германская империя , Принстон, США Лауреат Нобелевской премии по физике 1921 г. Теоретическое объяснение законов фотоэффекта было дано в 1905 году Эйнштейном: Электромагнитное излучение представляет собой поток отдельных квантов ( фотонов) с энергией h ν каждый. При фотоэффекте часть падающего электромагнитного излучения от поверхности металла отражается, а часть проникает внутрь поверхностного слоя металла и там поглощается. Поглотив фотон, электрон получает от него энергию и, совершая работу выхода, покидает металл: h ν =A+mv 2 / 2, где mv 2/ 2 –максимальная кинетическая энергия, которую может иметь электрон при вылете из металла. Она может быть определена: mv 2 /2=eU 3. U 3 - задерживающее напряжение.

11 максимальная кинетическая энергия вырываемых светом электронов линейно возрастёт с частотой света и не зависит от его интенсивности. для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. минимальная частота света ν 0 (или максимальная длина волны λ 0 ), при которой ещё возможен фотоэффект, и если ν < ν 0, то фотоэффект уже не происходит..

12 Фотоэффект возможен лишь в том случае, когда энергия поглощённого фотона превышает работу выхода электрона из металла. Т. е. частота света при этом должна превышать некоторое определённое для каждого вещества значение, равное A>h. Эта минимальная частота определяет красную границу фотоэффекта. При меньшей частоте света энергии фотона не хватает для совершения электроном работы выхода, и поэтому фотоэффект отсутствует.

13 По классической волновой теории электрону в поле световой электромагнитной волны требуется время для накопления необходимой для вылета энергии, и поэтому фотоэффект должен протекать с запаздыванием, по крайне мере, на несколько секунд. По квантовой теории же, когда фотон поглощается электроном, то вся энергия фотона переходит к электрону и никакого времени для накопления энергии не требуется.

14 Фотон элементарная частица, переносчик электромагнитного взаимодействия, квант электромагнитного поля. Фотоны обозначаются буквой γ, поэтому их часто называют гамма-квантами (особенно фотоны высоких энергий). Термин «фотон» введен химиком Гильбертом Льюисом в 1926 году. Виртуальная модель фотона %D0%B0%20%D0%A4%D0%BE%D1%82%D0%BE%D0%BD&lr=1

15 Физики из Стэнфордского университета научились "вырезать" отдельные фотоны почти произвольной формы с помощью обычного электронно-оптического модулятора. Такие фотоны с экзотическими волновыми функциями будут полезны не только в фундаментальных исследованиях, но и для шифрования информации, квантовой компьютерной памяти и других приложений.

16 Ученые из Объединенного института квантовых исследований при Университете Мэриленда впервые смогли перенести информацию из одного атома в другой, при том что между атомами было расстояние около метра. Команда физиков из Объединенного института квантовых исследований смогла увязать состояния двух атомов таким образом, чтобы информация, хранящаяся в одном была в точности воспроизведена или, говоря иначе, телепортирована в другом.

17 На явлении фотоэффекта основано действие фотоэлектронных приборов, получивших разнообразное применение в различных областях науки и техники. В настоящее время практически невозможно указать отрасли производства, где бы не использовались фотоэлементы - приемники излучения, работающие на основе фотоэффекта и преобразующие энергию излучения в электрическую.

18 В традиционных компьютерах электронные биты всегда имеют лишь одно состояние: 1 или 0, которое реализуется через высокое и низкое напряжение соответственно, однако квантовые биты могут быть в двух состояниях одновременно. Это эффект в научном мире получил название "Суперпозиция". Именно подобная двойственность состояния и дает квантовым компьютерам их гигантскую вычислительную силу. Квантовый компьютер на наномагнитах

19 На фотоэффекте основано превращение светового сигнала в электрический. Электрическое сопротивление полупроводника падает при освещении; это используется для устройства фотосопротивлений. При освещении области контакта различных полупроводников возникает фото-эдс, что позволяет преобразовывать световую энергию в электрическую

20 Вблизи голландского городка Херхюговарда создан экспериментальный район "Город солнца". Крыши домов здесь покрыты солнечными панелями. Дом на снимке вырабатывает до 25 кВт. Общую мощность "Города солнца" планируется довести до 5 МВт. Такие дома становятся автономными от системы. Солнце можно использовать и как источник энергии для транспортных средств. В Австралии проводятся ежегодные гонки на солнечных электромобилях на трассе между городами Дарвин и Аделаида (3000 км). Компания Sanyo построила самолет на солнечных батареях.

21 Фотоэффект используется в производстве для контроля, управления и автоматизации различных процессов, в военной технике для сигнализации и локации невидимым излучением, в технике звукового кино, в различных системах связи и т. д. С явлением фотоэффекта связаны фотохимические процессы, протекающие под действием света в фотографических материалах. Фотоэлектрический источник тока