Длина волны красной границы фотоэффекта для золота

Фотоэффектом называется испускание веществом электронов при поглощении им квантов электромаг­нитного излучения (фотонов).

Крас­ная гра­ни­ца фо­то­эф­фек­та

Крас­ной гра­ни­цей фо­то­эф­фек­та на­зы­ва­ет­ся ми­ни­маль­ная ча­сто­та и со­от­вет­ству­ю­щая ей мак­си­маль­ная длина волны, при ко­то­рой на­блю­да­ет­ся фо­то­эф­фект. По­че­му она так на­зы­ва­ет­ся – крас­ная гра­ни­ца?

Если мы возь­мем свет такой ча­сто­ты, при ко­то­рой будет на­блю­дать­ся фо­то­эф­фект, и будем ее умень­шать, мы будем по оси ча­сто­ты сме­щать­ся влево, пока не дой­дем до пре­де­ла, при ко­то­ром фо­то­эф­фект пре­кра­тит­ся. Можно по­ста­вить рядом ось длин волн.

Если мы будем так же сме­щать­ся в ви­ди­мом спек­тре, то мы будем дви­гать­ся к крас­но­му свету, ко­то­рый яв­ля­ет­ся гра­нич­ным для на­ше­го глаза. Свет мень­ших ча­стот или бόльших длин волн мы уже не видим. Гра­ни­ца ви­ди­мо­сти со­от­вет­ству­ет крас­но­му цвету.

Для фо­то­эф­фек­та пре­дель­ная ча­сто­та не обя­за­тель­но со­от­вет­ству­ет крас­но­му цвету, но по ана­ло­гии на­зы­ва­ет­ся крас­ной гра­ни­цей (см. рис. 11).

9 класс. Явление фотоэффекта.

Рис. 11. Крас­ная гра­ни­ца фо­то­эф­фек­та и гра­ни­ца спек­тра ви­ди­мо­го света

– крас­ная гра­ни­ца фо­то­эф­фек­та.

32) Уравнение Эйнштейна. Технические устройства основанные на использовании фотоэффекта.

Уравнение Эйнштейна описывает связь между энергией и массой любого вещества.

E	энергия (тела, излучения, поля и т. д.)	Дж
m	масса, отвечающая энергии E,	кг
c	скорость света в вакууме, 3 × 10 8	м/с

1.

E = mc 2

Каждой массе соответствует определенная энергия и наоборот. Каждому изменению массы соответствует определенное изменение энергии и наоборот.

Практическое применение фотоэффекта в технике может быть разнообразным. В частности, внешний фотоэффект применяется для воспроизведения звука, например, в кино. Кроме того, созданы специальные приборы для измерения яркости, силы света, освещенности. Явление фотоэффекта задействовано в управлении производственными процессами. Для этого есть специальные приборы, называемые фотоэлементами.

Атомная и ядерная физика

33)Строение атома: планетарная модель и модель Бора. Квантовые постулаты Бора.

Поглощение и испускание света атомом. Квантование энергии.

Атомная и ядерная физика — раздел физики, изучающий строение атома и атомного ядра и процессы, связанные с ними.

Постулаты Бора: 1.Атом может находиться в особых квантовых стационарных состояниях, каждому из которых соответствует своя определенная энергия. В этих состояниях атом не излучает (и не поглощает) энергию.

Фотоэлектрический эффект (Фотоэффект)

2. При переходе атома из одного стационарного состояния в другое он по­глощает (или излучает) фотон с энергией hν n = Ек — Еn Ек, Еn — энер­гии стационарных состояний	поглощение	излучение
Таким образом квантовая теория объясняет линейчатость спектров

• 1. Атом может находиться только в особых, стационарных состояниях. Каждому состоянию соответствует определённое значение энергии — энергетический уровень. Находясь в стационарном состоянии, атом не излучает и не поглощает

Стационарным состояниям соответствуют стационарные орбиты, по которым движутся электроны. Номера стационарных орбит и энергетических уровней (начиная с первого) в общем случае обозначаются латинскими буквами: п, k и т. д. Радиусы орбит, как и энергии стационарных состояний, могут принимать не любые, а определённые дискретные значения. Первая орбита расположена ближе всех к ядру.

• 2. Излучение света происходит при переходе атома из стационарного состояния с большей энергией Ек в стационарное состояние с меньшей энергией Еn

Согласно закону сохранения энергии, энергия излучённого фотона равна разности энергий стационарных состояний:

Из этого уравнения следует, что атом может излучать свет только с частотами

Атом может также поглощать фотоны. При поглощении фотона атом переходит из стационарного состояния с меньшей энергией в стационарное состояние с большей энергией.Состояние атома, в котором все электроны находятся на стационарных орбитах с наименьшей возможной энергией, называется основным. Все другие состояния атома называются возбуждёнными.У атомов каждого химического элемента имеется свой характерный набор энергетических уровней. Поэтому переходу с более высокого энергетического уровня на более низкий будут соответствовать характерные линии в спектре испускания, отличные от линий в спектре другого элемента.Совпадение линий излучения и поглощения в спектрах атомов данного химического элемента объясняется тем, что частоты волн, соответствующих этим линиям в спектре, определяются одними и теми же энергетическими уровнями. Поэтому атомы могут поглощать свет только тех частот, которые они способны излучать.

Некоторые физические величины, относящиеся к микрообъектам, изменяются не непрерывно, а скачкообразно. О величинах, которые могут принимать только вполне определенные, то есть дискретные значения (латинское «дискретус» означает разделенный, прерывистый), говорят, что они квантуются.Электромагнитное излучение испускается в виде отдельных порций — квантов — энергии. Значение одного кванта энергии равно

Δ E = h ν,

где Δ E — энергия кванта, Дж; ν — частота, с-1; h — постоянная Планка (одна из фундаментальных постоянных природы), равная 6,626·10−34 Дж·с.
Кванты энергии впоследствии назвали фотонами. Идея о квантовании энергии позволила объяснить происхождение линейчатых атомных спектров, состоящих из набора линий, объединенных в серии.
водорода.

Источник: infopedia.su

Красная граница фотоэффекта

«Кра́сная» грани́ца фотоэффе́кта — наименьшая частота [math]displaystyle < nu_>[/math] (наибольшая длина волны [math]displaystyle < lambda_>[/math] ) света, при которой ещё возможен внешний фотоэффект, т.е. при частоте излучения ниже [math]displaystyle < nu_>[/math] фотоэффект не наблюдается при сколь угодно большой интенсивности излучения. Частота [math]displaystyle < nu_>[/math] зависит только от работы выхода [math]displaystyle < A_>[/math] электрона:

где [math]displaystyle < A_>[/math] — работа выхода для конкретного материала фотокатода, h — постоянная Планка, а с — скорость света. Работа выхода [math]displaystyle < A_>[/math] зависит от материала фотокатода и состояния его поверхности. Испускание фотоэлектронов начинается сразу же, как только на фотокатод падает свет с частотой [math]displaystyle < nugeqnu_>[/math] или с длиной волны [math]displaystyle < lambdaleqlambda_>[/math] .

Красная граница фотоэффекта для некоторых веществ

Вещество Красная граница [1]

Барий	484 нм
Барий в вольфраме	1130 нм
Вольфрам	272 нм
Германий	272 нм
Никель	249 нм
Окись бария	1235 нм
Платина	190 нм
Рубидий	573 нм
Серебро	261 нм
Торий на вольфраме	471 нм
Цезий	662 нм
Цезий на вольфраме	909 нм
Цезий на платине	895 нм

См. также

• Фотоэффект
• Постоянная Планка

Примечания

1. ↑ Краткий справочник по физике. Енохович А. С. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 1976. — 288с. (см.стр 164)

Источник: xn--h1ajim.xn--p1ai

Что называется красной границей и порогом фотоэффекта?

Поглощение и испускание света телами происходит отдельными порциями — квантами, которые характеризуются энергией:

Данная энергия расходуется в двух направлениях:

1. На преодоление сил, удерживающих электрон в металле, то есть на совершение так называемой работы выхода электрона А..
2. И как результат на сообщение электрону кинетической энергии:

где m — масса электрона, V — скорость его движения.

Из вышесказанного можно сделать вывод, что фотоэффект наблюдается не при любом освещении любого предмета, а только лишь в том случае, когда , то есть энергия светового кванта будет больше работы, затраченной на выход электрона. Из этой формулы можно вычислить порог фотоэффекта, то есть такую наименьшую частоту света, при которой ещё наблюдается явление фотоэффекта. При этом энергии кванта достаточно только на совершение работы выхода электрона из металла, но сообщить кинетическую энергию квант уже не может (V = 0). Отсюда понятно, что порог фотоэффекта определяется только работой выхода электрона (А) из поверхности данного металла. Учитывая, что , вводят понятие о красной границе фотоэффекта.

Красная граница фотоэффекта — та наибольшая длина волны света, при которой еще наблюдается фотоэффект. Для различных металлов порог фотоэффекта, а, следовательно, и красная граница фотоэффекта будут иметь различные величины, например:

Металл Cs К Na Zi Та Ag Ni Pt

λ, нм 1400 760 680 526 305 268 246 196

Электроны из атомов Cs выбиваются квантами света, обладающими меньшей энергией, чем из калия, натрия, лития. Их порог фотоэффекта лежит в видимой области; следовательно, при облучении этих элементов лучами видимого света и даже инфракрасной частью спектра (Cs, К, Na, Zi) фотоэффект будет наблюдаться. У всех оставшихся элементов красная граница фотоэффекта лежит в ультрафиолетовой области; следовательно, чтобы получить фотоэффект у этих металлов необходимо ультрафиолетовое облучение, а не освещение видимым или инфракрасным светом, так как в этом случае кванты света не обладают нужным запасом энергии. Поэтому для изготовления фотоэлементов обычно применяют щелочные металлы.

Каково устройство и принцип действия фотоэлемента, работающего на

внутреннем фотоэффекте (селеновый фотоэлемент)?

Фотоэлементы с запирающимся слоем. Из вентильных фото­элементов с запирающимся слоем наибольшее распространение получил селеновый фотоэлемент (рис.4.). Они представляет собой железную пластинку (1), покрытую слоем элементарного селена (2), поверхность селена покрыта очень тонкой полупрозрачной плёнкой золота или платины (3), на которое помещено металлическое контактное кольцо (4). Для защиты фотоэлемент помещают в футляр из пластмассы с выводами от контактов, отверстие прикрывают тонкой стеклянной пластинкой или целлулоидной плёнкой. Принцип действия фотоэлемента заключается в следующем.

Рис. 4. Устройство селенового

Селеновые фотоэлементы применяются в фотоколориметре ФЭК — М, ФЭК-56.

Характеристика:

1. Селеновые элементы обладают большой интегральной чувствительностью (350-500 мА/ лм), что позволяет использовать гальванометры с чувствительностью 10 -6 — 10 -7 А.
2. Обладают малой инертностью, то есть после выключения источника света величина фототока не ползёт.
3. Селеновые фотоэлементы дешёвые и механически прочные.

1. Спектральная чувствительность глаза и селенового фотоэлемента близки: правая граница — инфракрасные лучи, левая — ультрафиолетовые.
2. Доброкачественные фотоэлементы уменьшают свою чувствительность на протяжении года не более чем на 1 %. Селеновые фотоэлементы стареют, то есть со временем вырабатывают меньший ток (рис.5).

Рис. 5. Зависимость чувствительности фотоэлемента от времени

τ3 > τ2 > τ1 > τ0 .

В настоящее время, селеновые фотоэлементы употребляются наиболее часто, однако, будущего у них нет, от них постепенно отказываются и со временем заменят лучшими образцами.

Источник: studfile.net