Фотоэлектрический эффект. Фотоны

Фотоэлектрический эффект. Фотоны [c.25]

Фотоэлектрический эффект. Фотон передает всю свою энергию электрону, вырываемому с одной из внутренних оболочек атома. Согласно уравнению Эйнштейна [c.55]

Поглощение -у-лучей в веществе происходит по одному из трех механизмов. Если энергия у вантов составляет около 10 кэв (Я>1,5 А), то при взаимодействии фотона с атомом наблюдается фотоэлектрический эффект. Кинетическая энергия выбитого электрона равна энергии поглощенного фотона за вычетом энергии, необходимой для удаления электрона из атома. Фотон при этом полностью поглощается и, следовательно, такой процесс не меняет энергии фотонов проходящего пучка, а [c.259]

Фотоэлектрический эффект заключается в таком взаимодействии фотонов со связанным электроном, при котором вся энергия первичного фотона /7V поглощается атомом и из последнего выбивается элект рон с энергией [c.43]

О волновой природе электрона. У частиц малой массы движение и взаимодействие происходят по законам, отличающимся от законов классической механики. Как было установлено, электромагнитные колебания имеют двойственную природу. Такие явления, как интерференция и дифракция света, свидетельствуют о его волновой природе, а способность оказывать иа освещаемую поверхность механическое давление или вырывать с этой поверхности электроны (фотоэлектрический эффект) указывает иа его корпускулярную природу, т. е. позволяет рассматривать световое излучение как поток частиц, или квантов, названных фотонами. [c.26]

Эти свойства фотоэлектрического эффекта совершенно необъяснимы с позиций классической волновой теории света, согласно которой эффект должен определяться (для данного металла) только количеством энергии, поглощаемой поверхностью металла в единицу времени, но не должен зависеть от типа излучения, падающего на металл. Однако эти же свойства получают простое и убедительное объяснение, если считать, что излучение состоит из отдельных порций, фотонов, обладающих вполне определенной энергией. [c.42]

Первый из них — фотоэлектрический эффект (рис. IX.1, а) — процесс, при котором фотон, падающий на атом, передает всю свою энергию какому-либо связанному электрону атома (чаще всего им оказывается наиболее близкий к ядру 7(Г-электрон). При этом нарушается равновесие, существующее между электроном и атомным остовом вещества, происходит разрыв связи электрон— атом. Оторванный электрон вылетает со скоростью V, определяемой разницей между энергией падающего у-кванта и энергией связи электрона в атоме [c.176]

Дуализм волна—частица . Новые представления о природе электрона берут свое начало в известной полемике о сущности лучистой энергии, которая велась в течение длительного времени такими выдающимися исследователями, как Гюйгенс, Ньютон, Юнг и Френель. К началу XX в. считалась установленной волновая природа излучения точно так же, как веком раньше общепризнан был его корпускулярный характер. В 1905 г. для объяснения фотоэлектрического эффекта Эйнштейну пришлось вновь вернуться к представлению о фотонах как световых частицах. Таким образом, с новой остротой встал вопрос что такое свет—волны или частицы [c.162]

Классическая теория не смогла объяснить экспериментальные наблюдения для фотоэлектрического эффекта. Эйнштейн же с большим успехом воспользовался квантовой гипотезой Планка. В соответствии с квантовой теорией, когда фотон падает на поверхность металла, он передает свою энергию электрону на этой поверхности. Электрон затем вылетает с металлической поверхности, обладая кинетической энергией, равной энергии падающего фотона за вычетом энергии, необходимой для отрыва его от поверхности. Так как энергия фотона равна /iv, то выражение для энергии фотоэлектрона имеет вид [c.23]

Идея многоквантовых процессов на первый взгляд кажется противоречащей основам квантовой теории. Эйнштейн показал, что наблюдающийся фотоэлектрический эффект согласуется с представлением об излучении как о потоке фотонов, чья энергия определена частотой или длиной волны интенсивность излучения измеряется числом фотонов (в единицу времени), но не влияет на энергию каждого отдельного фотона. Подобные рассуждения применимы и к фотохимическим изменениям. Приведенный в разд. 1.2 закон Штарка — Эйнштейна служил следующим подтверждением идей квантования. Только один фотон необходимо поглотить частице, чтобы вызвать ее различные фотохимические превращения. Следовательно, фотоны с энергией меньшей, чем необходимо для какого-то определенного превращения, например диссоциации, не могут быть эффективны, как бы ни была высока их интенсивность. Очевидно, что если частота излучения не соответствует разнице между двумя энергетическими уровнями молекулы или атома, то поглощение и, следовательно, реакция не могут произойти. Однако в последнее время выполнено большое число экспериментов, [c.73]

В 1905 г. Эйнштейн объяснил эти наблюдения на основе разработанной им теории фотоэлектрического эффекта. Он высказал предположение, что падающий на металлическую пластинку свет состоит из фотонов, обладающих энергией к, и что энергия каждого фотона при поглощении света металлом полностью переходит в энергию фотоэлектрона. Однако для выхода электрона из металла надо затратить некоторое количество энергии. Это количество энергии можно обозначить [c.67]

Этот процесс возникновения фотонов из энергии быстро движущихся электронов называется обратным фотоэлектрическим эффектом. [c.69]

Фотоэмиссионные детекторы основаны на фотоэлектрическом эффекте, который представляет собой испускание электронов щелочными металлами (цезий, натрий и калий), на которые попадает световая энергия. Такой фотоэлектрический детектор называется фотоэлементом (рис. 10.29. Катод покрывается одним из указанных выше щелочных металлов. Фотон с энергией Е = h ударяет катод и вызывает испускание электрона. Если электростатический потенциал между катодом и анодом положителен, то электроны направляются к аноду и ток регистрируется, амперметром. [c.175]

Основываясь на результатах таких экспериментов, Эйнштейн пришел к выводу, что свет состоит из отдельных частиц, обладающих определенной энергией и вызывающих фотоэлектрический эффект эти частицы получили название фотонов. Эти представления относятся к проблеме взаимодействия между светом и отдельными атомами и вытекают из идеи Планка о квантовании энергии. Если воспользоваться уравнением Планка для описания энергии фотона, Е = ку, то [c.65]

МОЖНО представить себе, что фотон, соударяющийся с атомом металла, должен обладать достаточной энергией, чтобы заставить электрон покинуть атом. Электрон вылетает из атома, обладая некоторым количеством кинетической энергии. Баланс энергии при фотоэлектрическом эффекте описывается уравнением Эйнштейна [c.66]

Основным процессом поглощения рентгеновского излучения в диапазоне рабочих энергий, представляющих интерес для микроанализа (1—20 кэВ), является фотоэлектрический эффект. В этом случае энергия кванта рентгеновского излучения полностью передается связанному электрону внутренних оболочек атома, в результате чего происходит испускание электрона (называемого фотоэлектроном) и аннигиляция фотона. Может также происходить неупругое рассеяние рентгеновского излучения, в результате которого происходит изменение энергии за счет эффекта Комптона, при котором рентгеновское излучение взаимодействует со свободным электроном. Для диапазона энергий, представляющего для нас интерес, сечение или вероятность эффекта Комптона настолько мала по сравнению с процессом фотоэлектронной эмиссии, что им можно спокойно пренебречь. Тогда поглощение рентгеновского излучения может рассматриваться исключительно как фотоэлектрический процесс. Для отдельного кванта поглощение является процессом все или ничего , т. е, либо из мишени испускается квант с неизменной энергией, либо он полностью поглощается. Этот факт особенно важен для проводящего анализ исследователя, который регистрирует характеристическое рентгеновское излучение определенной энергии для идентификации поэлементного состава образца. [c.86]

Из анализа данных по фотоэлектрическому эффекту Милликен вычислил константу пропорциональности между энергией фотона и его частотой и нашел, что полученное значение хорошо согласуется с постоянной, рассчитанной из планковского уравнения излучения черного тела. С учетом природы фотоэлектрического эффекта излучение необходимо рассматривать как обладающее двойственным характером в некоторых опытах оно ведет себя подобно волне, а в других — подобно частице. [c.368]

На вид спектра существенное влияние оказывают следующие процессы взаимодействия 7-излучения с детектором фотоэлектрический эффект, эффект Комптона и образование пар. Они проиллюстрированы на рис. 8.4-7 вместе с идеализированным спектром, показывающим вклад отдельных типов взаимодействий в образование спектра. Фотоэлектрический эффект преобладает в области низких энергий и его вероятность быстро уменьшается с ростом энергии 7-излучения. Вероятность эффекта Комптона медленно падает с ростом энергии фотона, а вероятность процесса образования пар быстро увеличивается при увеличении энергии фотона выше порогового значения 1,02 МэВ. [c.109]

Использованный Эйнштейном для описания фотоэлектрического эффекта подход требовал, чтобы квант электромагнитного излучения (который он назвал фотоном) обладал связанным с ним импульсом. Другими словами, фотон должен обладать свойствами движущейся частицы. В своей докторской диссертации, [c.19]

Рентгеновское и 7-излучение имеют близкую физическую природу, взаимодействуют в форме электромагнитных колебаний, отличающихся длиной волны (энергией кванта) или происхождением фотонов, поэтому их взаимодействие с веществом происходит однотипно в виде трех процессов фотоэлектрического эффекта, рассеяния и образования пар электрон—позитрон . [c.293]

Сравнительно простое описание распределения энергии падающего фотона возможно при следующем допущении если для данного элемента поступающая у-энергия превышает Ег, то имеет место только эффект Комптона, а для величин энергий, меньших Ег, возникает лишь фотоэлектрический эффект. [c.191]

Прежде чем перейти к дальнейшему обсуждению принципа неопределенности, следует познакомиться с другим подходом к квантовой теории. Фотоэлектрический эффект показал, что излучение имеет двойственную природу, проявляя себя — в соответствующих ситуациях — либо как частицы, либо как волновое движение. В 1924 г. де Бройль предположил, что такой же двойственной природой обладает и материя, а именно что материальные частицы могут при некоторых обстоятельствах вести себя, как волны. Энергия фотона излучения с частотой V была принята равной Если бы фотон имел массу тик нему была бы применима теория относительности, то его энергия была бы равна тс , где с — скорость света. Это означает, что для фотона [c.19]

Рис. 25. Относительная роль трех эффектов поглощения фотонов а —область преобладания фотоэлектрического эффекта б —область преобладания комптоновского эфф( К-та б —область преобладания эффекта образования пар

Такого плана я пытался придерживаться при подготовке второго издания Общей химии . Мною введены две новые главы, посвященные атомной физике (гл. П1 и Vni). В этих главах довольно подробно рассмотрены вопросы, связанные с открытием рентгеновских лучей, радиоактивности, электронов и атомных ядер, описана природа и свойства электронов и ядер, изложена квантовая теория, фотоэлектрический эффект и фотоны, теория атома по Бору, отмечены некоторые изменения наших представлений об атоме, внесенные квантовой механикой, рассмотрены другие вопросы учения о строении атома. Все это позволит студенту первого курса вычислить энергию фотона света данной длины волны и предсказать, приведет ли поглощение света данной длины волны к расщеплению молекулы на атомы. Некоторые разделы элементарной физической химии в книге изложены подробнее, чем это было сделано в первом издании. Введена отдельная глава, посвященная биохимии. Значительной переработке подверглось изложение химии металлов. Рассмотрение вопросов, относящихся к химии металлов, начинается теперь с главы, в которой показаны характерные особенности металлов и сплавов и описаны методы добычи и очистки металлов. Затем следуют три главы, посвященные химии переходных металлов в первой главе рассмотрены скандий, титан, ванадий, хром, марганец и родственные им металлы во второй — железо, кобальт, никель, платиновые металлы в третьей — медь, цинк, галлий, германий и ближайшие к ним по свойствам металлы. В той или иной мере пересмотрено и большинство других глав. [c.10]

Фотоэлектрический эффект (рис. 1, о) представляет собой взаимодействие фотона с атомом в целом, сопровождающееся выбрасыванием одного из атомных электронов. Энергия испускаемого электрона равна энергии падающего фотона за вычетом энергии, необходимой для удаления электрона из атома. Поскольку фотон полностью поглощается, фотоэлектрическое поглощение не меняет энергии фотонов проходящего пучка, в результате этого эффекта меняется только их общее число. [c.36]

Процесс образования пар, имеющий существенное значение лишь для элементов с большим атомным номером, происходит вблизи ядра благодаря сильному электрическому полю. Что касается распределения избыточной энергии между обоими электронами после образования пары, то наиболее вероятным будет тот случай, когда их энергии одинаковы, однако, как и в случае эффекта Комптона,могут появляться электроны со всеми возможными значениями энергии. Так же как и при фотоэлектрическом эффекте, при образовании пар происходит полное исчезновение фотона. [c.39]

В случае уквантов с энергией больше 1,02 Мэе (Х<10 2 А) более вероятен третий процесс — образование пар. Фотон при этом превращается в пару электрон — позитрон. Так же, как и при фотоэлектрическом эффекте, при образовании пар происходит полное исчезновение фотона. [c.260]

Квантование энергии. Электромагнитные волны и скорость света, длина волны, частота и волновое число. Электромагнитный спектр. Излучение абсолютно черного тела. Кванты и постоянная Планка. Фотоэлектрический эффект и фотоны. Спектры поглощения и испускания. Серии Лаймана, Баль.мера и Пашсна уравнение Рндберга. [c.328]

Радиоволны, инфракрасный, видимый и ультрафиолетовый свет, рентгеновские лучи и гамма-излучение представляют собой электромагнитные волны с различной длиной волны. Скорость света, с = 2,9979-10 ° см с , связана с его длиной волны X и частотой V соотношением с = Ху. Волновое число у-это величина, обратная длине волны, V = 1/Х. Все нагретые тела излучают энергию (излучатель с идеальными свойствами дает излучение абсолютно черного тела). Планк выдвинул предположение, что энергия электромагнитного излучения квантована. Энергия кванта электромагнитного излучения пропорциональна его частоте, Е = км, где / -постоянная Планка, равная 6,6262 10 Дж с. Выбивание электронов с поверхности металла под действием света называется фотоэлектрическим эффектом. Квант света называется фотоном. Энергия фотона равна /IV, где V-частота электромагнитной волны. Зависимость поглошения света атомом или молекулой от длины волны, частоты или волнового числа представляет собой спектр поглощения. Соответствуюшая зависимость испускания света атомом или молекулой является спектром испускания. Спектр испускания атомарного водорода состоит из нескольких серий линий. Положения всех этих линий точно определяются одним общим соотношением-уравнением Ридберга [c.375]

При прохождении фотонов через среду возможны следующие процессы взаимодействия с веществом фотоэлектрический эффект, компто-новское (некогерентное) рассеяние, образование электронно-позитрон-ных пар, томпсон-рэлеевское (когереятное) рассеяние, флуоресценция, тормозное излучение, аннигиляционное излучение, когерентное излучение на молекулах, потенциальное (дельбруковское) рассеяние, томпсоновское рассеяние на ядрах, ядерное резонансное рассеяние, ядерный фотоэффект [33]. Наиболее важными для технологии являются первые три явления. [c.43]

Согласно волновой теории света, явления преломления и дифракции света можно понять, зная законы распространения волн. Для объяснения других свойств света, таких как линейчатый вид атомных спектров и фотоэлектрический эффект, необходимо обратиться к корпускулярной (фотонной) теории света. Такая двойственная природа света побудила в 1924 г. де Бройля задуматься над вопросом не мо-Свег (1аспро1 пп я( тся гут ли и частицы обладать некоторыми волновыми как волна, но он имеет свойствами Он высказал предположение, что длина также ряд сеи йстп, волны X для частицы с массой т, движущейся со характерчь X дчя часки скоростью и, определяется уравнением [c.42]

Фотоэлектрический эффект яв.чяется основой спектрального метода, нося--цсго на. вание фотоэлектронной спектроскопии (гл. 18, т. 2). Рентгеиовскин фотон длнной волны 150 пм проскакивает во внутреннюю часть атома и выбивает )лектрои. Скорость последнего была измерена, и было установлено, что она -оставляет 2,14-10 м/с. Как прочно был связан электрон в аточе [c.469]

Вакуумный фотоэлемент и фотоэлектронный умножитель (последний иногда называют фотоумножитель) работают но принципу фотоэлектрического эффекта. Этот, эффект, который в первые был объяснен Эйнштейном, заключается ц поглощении фотона. веществом с последующей эмиссией электрона из материала. Некоторые элементы, особенно щелочные металлы, довольно легко высвобождают электроны и проявляют сильные фотоэлектрические свойства. В вакуумном фотоэлементе излучение проникает через Прозрачное о кошко и надает на фоточувствительиую поверхность (фотокатод). Выбитые в результате этого электроны (фотоэлектроны) наиравляются в вакууме к положительно заряженному аноду, где оии собираются. Измерение тока, протекающего от анода, указывает на число выбитых фотоэлектронов и косвенно на мощность падающего излучения. [c.634]

В фотометрическом анализе часто применяются фотоэлементы, основанные на фотоэффекте в запирающем слое (так называемые вентильные фотоэлементы). В 1888 г. А. Г. Столетов установил пря мую пропорциональность между силой фототока и количеством фотонов, поглощенных катодом, т. е. фотоэлектрический ток прямо пропорционален падающему лучистому потоку. В том же году Гальвакс обнаружил способность металлических тел терять отрицательный электрический заряд под влиянием света, т. е. обнаружил внешний фотоэлектрический эффект. [c.194]

В 1905 г. Эйнштейн объяснил эти наблюдения на основе разработанной им теории фотоэлектрического эффекта. Он высказал предположение, что падающий на металлическую пластинку свет состоит из световых квантов или фотонов, обладающих энергие / V, и что энергия каждого фотона при поглощении света металлом полностью переходит в энерпто фотоэлектрона. Электрон, чтобы выйти из металла, должен затратить какое-то количество-энергии. Это количество энергии можно обозначить символом Ех (работа выхода данного металла). Остальная часть энергии будет кинетической, [c.142]