Фотоэффекта теории

Фотоэффектом называется испускание электронов металлами и полупроводниками при их освещении. Согласно волновой теории света энергия Е вылетающих электронов должна быть пропорциональна освещенности. Однако опыт показывает, что Е от освещен [c.16]

Однако концепция волновой природы света не позволяет интерпретировать некоторые явления, такие, как, например, фотоэлектричество если металлическую поверхность подвергнуть действию света с достаточно малой длиной волны (X ниже некоторой предельной величины 01 называемой границей фотоэффекта), то металл начинает испускать электроны. Изучение этого явления показывает, что кинетическая энергия электронов, вырываемых из металлической пластинки, не зависит от интенсивности света, а зависит только от его частоты. Граница фотоэффекта соответствует минимальной частоте света Vo (или максимальной длине волны Х , которая освобождает не обладающие кинетической энергией электроны. Эта граница различна для разных металлов, поскольку она зависит от легкости, с которой электроны могут быть вырваны с поверхности металла. Если частота света выше Vo (или длина волны ниже о)> то электроны, вырванные из металлической пластинки, обладают некоторой кинетической энергией. Однако, согласно классической теории электромагнитных излучений, эта кинетическая энергия должна зависеть от интенсивности света, что находится в противоречии с экспериментальными результатами. В 1900 г. Планк, а затем в 1905 г. Эйнштейн ввели новые понятия, позволяющие, в частности, объяснить и это явление они стали на точку зрения дискретной, т. е. корпускулярной, природы света. Монохроматическое световое излучение проявляется в виде частиц света, названных фотонами. Эти частицы света соответствуют импульсам энергии — квантам. [c.21]

Современная квантовомеханическая теория строения атомов и молекул, разработанная Де-Бройлем, Шредингером, Гейзенбергом и др., учитывает двойственность природы электронов и других микрообъектов, т. е. их корпускулярно-волновые свойства. Свет также обладает корпускулярно-волновыми свойствами, что обнаруживается в ряде различных явлений в его интерференции и дифракции, с одной стороны, в его фотоэффекте и давлении — с другой. Двойственность природы света обнаруживается и в уравнении, связывающем количество движения фотона тС с длиной волны X. Это уравнение легко получается из уравнений Планка (И,6) и Эйнштейна (В,1). Сопоставляя эти два уравнения, получим [c.64]

Хотя фотоэффект открыт А. Г. Столетовым в 1888 г., но был объяснен только в начале XX в. на основании квантовой теории света, разработанной М. Планком. Простейший фотоэлемент — селеновый он встречается наиболее часто. Состоит из железной пластинки, покрытой слоем селена (полупроводника). Слой селена покрыт [c.464]

Волновая теория света неспособна объяснить явление фотоэффекта, которое, в частности, описывается следующими законами [c.51]

Известно, что второй и третий законы фотоэффекта не могли быть объяснены на основе классической волновой теории света и привели к очередной катастрофе классической физики. Эйнштейну (1905 г.) первому удалось дать теоретическое объяснение этих законов, применив для этой цели планковское представление о квантах света. Он предположил, что энергия светового кванта йсо, падаюш,его на металл, целиком расходуется на работу вырывания (выхода) электрона из металла и на сообщение ему кинетической энергии [c.413]

В теорию Бора принцип квантования был введен произвольно. В ней в основном использовались законы классической механики. Открытие волновых свойств электрона, фотоэффект, опыты с абсолютно черным телом привели к созданию нового раздела физики- квантовой механики. Большую роль в ее создании сыграли Э. Шредингер и В. Гейзенберг. [c.26]

В последние годы XIX в. ведущее положение волновой модели света было поколеблено экспериментами, показавшими, что облучение светом металлических поверхностей вызывает испускание электронов. Этот так называемый фотоэффект оказал не только большое влияние на развитие квантовой теории, но, как будет видно в гл. 5, превратился в последние годы в важное средство исследования электронных энергий молекул. [c.16]

В конце XIX в. стало ясно, что при помощи классической механики невозможно объяснить многие экспериментальные факты, относящиеся к поведению атомных систем. Мы уже ссылались на теплоемкости газов в гл. 9. В 1900 г. Планк при выводе уравнения для интенсивности излучения абсолютно черного тела предположил, что электромагнитное излучение квантовано. Идея Планка о квантовании была использована в 1905 г. Эйнштейном при интерпретации фотоэффекта и в 1924 г. де Бройлем для предсказания волновых свойств частиц. В 1913 г. Бор развил свою теорию строения атома водорода. В 1926 г. Гейзенберг и Шредингер разработали квантовую механику. Квантовая механика имеет очень большое значение для понимания химии. [c.363]

Однако ни корпускулярная, ни волновая теория света не в состоянии объяснить явления фотоэффекта или законы излучения, рассмотренные в гл. И1. [c.136]

Элементарная теория фотоэффекта [c.472]

Рассмотрим элементарную теорию фотоэффекта. Вероятность поглощения в единицу времени с испусканием электрона определяется общей формулой (93,4). Конечное состояние электрона принадлежит непрерывному спектру, поэтому плотность числа конечных состояний, соответствующих испусканию электронов в направлении телесного угла йО, в нерелятивистском приближении Е = р 2 х определяется выражением [c.472]

ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ТЕОРИЯ ФОТОЭФФЕКТА - 473 [c.473]

В этом параграфе мы рассмотрим процесс внутренней конверсии, Это название отражает первоначальную ошибочную точку зрения, согласно которой передача энергии возбуждения ядра электронам атома рассматривалась как внутриядерный фотоэффект, осуществляемый фотонами, испускаемыми ядром. В дальнейшем выяснилось, что процесс передачи энергии возбуждения ядра электронам может происходить и в том случае, когда испускание одного фотона абсолютно запрещено, т, е. между состояниями с нулевыми значениями полного момента (0—0 переходы, см. 94). Внутреннюю конверсию и испускание ядром фотонов следует рассматривать как две альтернативные возможности, осуществляемые при переходе атомного ядра из возбужденного в основное состояние. Вопросу вычисления вероятности внутренней конверсии посвящено много работ [92—96], которые отличаются друг от друга тем или иным использованным приближением для волновых функций атомных электронов и для оператора, определяющего переходы. Здесь мы рассмотрим элементарную теорию внутренней конверсии, в которой волновые функции испускаемых электронов выбираются в виде плоских волн и используется нерелятивистское приближение. [c.475]

В 1887 г. считали, что свет является формой волнового движения с энергией, пропорциональной его интенсивности, но не зависящей от частоты. Очевидно, что такая теория не могла объяснить фотоэффект. В 1905 г. Эйнштейн [c.11]

Фотонная структура излучения была обнаружена в тонких опытах С. И. Вавилова. Теория фотона объяснила, найденные ранее закономерности фотоэффекта. Позднее был обнаружен эффект Комптона, заключающийся в том, что при некоторых условиях электрон, взаимодействуя со светом, ведет себя так, как если бы он столкнулся с частицей, имеющей некоторую энергию и импульс. [c.7]

Классическая теория не смогла объяснить экспериментальные закономерности фотоэффекта. Эйнштейн л<е с большим успехом воспользовался квантовой гипотезой Планка. В соответствии с квантовой теорией, при падении на поверхность металла фотон передает свою энергию электрону поверхности. Электрон вылетает с кинетической энергией, равной энергии падающего фотона за вычетом энергии, необходимой для отрыва его от поверхности. Так как энергия фотона равна /гу, выражение для энергии фотоэлектрона имеет вид [c.22]

Теория фотоэффекта не может быть простой уже хотя бы потому, что для каждого электронного уровня в атоме необходимо учитывать резонансные явления при поглощении — так называемые скачки поглощения. Если энергия падающего на атом кванта электромагнитного излучения соответствует энергии связи одного из электронов, то такой квант абсорбируется с особенно высокой вероятностью. [c.179]

Нильс Бор (родился в Копенгагене в 1885 г.) был учеником Резерфорда и в своих работах широко использовал предложенную Резерфордом модель атома, а также разработанную Максом Планком в 1900 г. квантовую теорию испускания света и развитые Эйнштейном теории квантовой структуры светового излучения и фотоэффекта. [c.105]

Фотоэффектом называется испускание электронов металлами и полупроводниками под действием света. Согласно волновой теории света энергия Е вылетающих электронов (фотоэлектронов) должна быть пропорциональна освещенности. Одиако опыт показывает, что энергия Е от освещенности не зависит. Оказалось, что максимальная энергия < ютоэлектронов Емлкс выражается следующим уравнением (соотношение Эйнштейна). [c.18]

Явление фотоэффекта, открытое в 1887 г. Герцем и детально исследованное А. Г. Столетовым, состоит в том, что металлы (или полупроводники) при действии на них света испускают электроны. Объяснить фотоэффект исходя из волновой теории света невозможно. Расчет показывает, что ввиду незначительных размеров электрона количество энергии, сообщаемое падающими на него электромагнитными волнами, так мало, что при освещении солнечным светом потребовалось бы облучение по крайней мере в течение нескольких часов для того, чтобы электроны накопили энергию, достаточную для выхода из металла (и то при отсутствии передачи поглощенной электронами энергии атомам). Однако вылет электронов наблюдается сразу же после освещения металла. Кроме того, согласно волновой теории, энергия 3 электронов, испускаемых металлом, должна быть пропорциональна интенсивности падающего света. Однако было установлено, что 3 от интенсивности света не зависит, а зависит от его частоты, увеличиваясь с ростом V возрастание интенсивности приводит лишь к увеличению числа вылетающих из ieтaллa электронов. [c.20]

Как отмечалось в гл. 17, электроны в атомах движутся со скоростями, составляющими заметную долю от скорости света. Следовательно, для описания атомных систем необходимым оказалось одновременное привлечение и квантовой механики, и теории относительности. Слияние двух важнейших разделов механики привело к рождению квантовой теории электромагнитного поля—кван-тпвой электродинамики. Олин из важнейших выводов квантовой электродинамики — представление о двойственной природе быстродвижуи ихся микрообъектов, которые проявляют себя и как частицы корпускулы), и как волны. Такая двойственная природа впервые была установлена для света. Разрабатывая теорию света, ученые первой половины XIX в. доказали, что он представляет собой электромагнитные колебания и проявлениями его волновой природы являются преломление, интерференция, дифракция и др. Однако с позиций волновой природы не удавалось объяснить открытый в 1889 г. А. Г. Столетовым фотоэффект (испускание металлом или полупроводником электронов под действием света). Считалось, что энергия электромагнитных колебаний накапливается постепенно, по мере поступления, между началом освещения и моментом вылета электрона должно проходить длительное время. Опыт же показывал, что фотоэффект можно наблюдать в момент освещения металла. [c.201]

Это уравнение — то же, что и для фотоэффекта, первоначально наблюдавшегося в впде эмиссии электронов с металлических поверхностей, за исключением того, что выражение для работы выхода заменено энергией, необходимой для вырывания электрона, то есть потенциалом ионизации. Такие измерения позволяют строить диаграммы энергии молекулярных орбиталеИ непосредственно по экспериментальным данный и дают возможность критически оценивать теории связи, ие прибегая к Н1 туиции. [c.30]

В 111 были найдены функции типа ф , имеющие асимптотику в виде плоской волны Фь и сходящейся сферической волны, обусловленной кулоновским полем, путем решения эквивалентного дифференциального уравнения. Функции q> используются при вычислении фотоэффекта на атомах, когда желают учесть взаимодействие электрона с кулоновским полем ядра, и в теории ядерных реакций, когда учитывают кулоновское взаимодействие продуктов реакции (см. по этому поводу также работу Брейта и Бете [114]). [c.581]

А. Этим определяется У.,, а из уравнений (8) и (9) следует, что 6 не должно превышать 0,02%. Данное значение находится в хорошем согласии с экспериментальной величиной. Скорость истощающей хемосорбции будет уменьшаться по мере роста высоты потенциального барьера, и можно показать, что для малых значений Уз кинетика должна соответствовать уравнению Рогинского — Зельдовича. Последнее наблюдалось на опыте (раздел П1, Б). Следует упомянуть, что теория граничного слоя позволяет дать объяснение фотоэффектам в случае окиси цинка и кислорода этот вопрос рассмотрен в разделе VI, Б. [c.343]

Рентгеноэлектронная спектроскопия (РЭС) основана на НИИ фотоэффекта с использованием монохроматического геиовского излучения и позволяет определять энергии электрон-, ных уровней на основании измеренных кинетических энергий фотоэлектронов. Теория метода была заложена. еще в 19С г., когда А. Эйнштейн вывел уравнение для фотоэффекта [c.9]

Эмиссия свободных электронов в жидкость дает возможность исследовать ряд явлений, связанных с проводимостью и пробоем жидких диэлектриков. Это может быть осуществлено несколькими способами а) фотоэффектом, б) термоэмиссией из нагретого электрода, в) холодной эмиссией электронов из катода, г) нанесением / -излучающего вещества на один из электродов. Изучение температурной зависимости самостоятельной проводимости чистых жидкостей показало линейную зависимость логарифма тока от обратной температуры. Вычисленная из этих данных энергия активации электропроводности для многих исследованных углеводородов составляет так же, как и в водных растворах электролитов, величину порядка 3 ккал/моль, что позволяет сделать предпо-ложепие о независимости самостоятельной проводимости от структуры жидкости. Правда, существуют и другие мнения о механизме проводимости. Поскольку многие явления в жидких и твердых диэлектриках обнаруживают большое сходство, поэтому теория, разработанная для твердых диэлектриков может быть применима и для жидких диэлектриков. В кристалличе ских структурах большое влияние оказывают различного рода примеси, создающие своеобразные ловушки , энергетиче ские уровни которых располагаются в промежутке между валентной зоной и зоной проводимости кристалла. Переход электрона, положим, с валентного уровня на промежуточный значительно облегчается, что и служит причиной увеличения проводимости загрязненных кристаллов. Точной теории подвижности заряженных частиц в жидких диэлектриках, а тем более в смесях или растворах, до сих пор нет. [c.191]

Первые попытки применения квантово-механической теории энергетического состояния электронов в диэлектриках и полупроводниках к интерпретации фотохимических и фотоэлектрических явлений в щелочно-галоидных кристаллах принадлежат П. С. Тар-таковскому [71]. На основе имевшихся в то время экспериментальных данных и общих соображений об энергетических уровнях в кристаллах Тартаковским впервые была построена схема энергетических уровней для ряда щелочно-галоидных соединений с учетом локальных электронных состояний различных центров окраски. Анализируя электронные переходы между различными уровнями энергии кристалла, можно было объяснить ряд оптических и фотоэлектрических свойств окрашенных кристаллов ще-лочно-галоидных соединений с единой точки зрения. Однако в отличие от полупроводников, для которых свет в области их фундаментального поглощения является фотоэлектрически активным, в щелочно-галоидных кристаллах не наблюдается внутреннего фотоэффекта под действием света в области первой полосы собственного поглощения. По этой причине попытки применения зонной теории к толкованию всей совокупности явлений, связанных с собственным поглощением, фотопроводимостью и люминесценцией щелочно-галоидных кристаллов наталкивались на существенные затруднения. Некоторые фундаментальные экспериментальные факты относительно свойств окрашенных щелочно-галоидных кристаллов не получили объяснения ни в энергетической схеме Тарта-ковского, ни в подобных более всеобъемлющих схемах, предлагавшихся позднее. В частности, оставалась совершенно непонятной сама возможность образования в кристалле столь устойчивой окраски под действием света или рентгеновых лучей, какая в действительности наблюдается у щелочно-галоидных кристаллов. В самом деле, при образовании в процессе фотохимического окрашивания свободных электронов, локализующихся затем на уровнях захвата, в верхней зоне заполненных уровней энергии должны образоваться свободные положительные дырки. Вследствие диффузии этих дырок в верхней зоне заполненных уровней вероятность их рекомбинации с электронами, локализованными в центрах окраски, должна быть достаточной, чтобы кристалл быстро обесцветился даже в темноте. Между тем, известно, что окраска кристалла весьма устойчива и сохраняется в темноте очень продолжительное время. Возможность локализации положительных дырок в предлагавшихся квантово-механических моделях не рассматривалась. [c.30]

В так называемом малосигнальном варианте метода поверхностный потенциал вычисляют из измеряемой фото-э.д.с. с использованием теории пространственного заряда. Для той же цели можно использовать прямой метод — фотоэффект на больших сигналах. При введении в образец неравновесных [c.7]

Механизм электрической проводимости в полупроводниках часто рассматривается с точки зрения теории зон Брил-люэна в твердом теле [1137]. В простейшей модели для собственных полупроводников электрическая проводимость есть результат термического и оптического возбуждений электронов из заполненной зоны кристалла в первоначально пустую зону проводимости. Эти две энергетические зоны разделены запрещенной зоной, ширину которой можно оценить, например, по порогу фотоэффекта. С другой стороны, были предприняты попытки [702—704] описать проводимость такого типа исходя из концепции резонирующих связей Полинга в металлах и вводя гипотезу о некоторой полупроводя-щей связи . [c.107]