Legile efectului fotoelectric extern si interpretare Studiul efectului

Legile efectului fotoelectric extern si interpretare

Studiul efectului fotoelectric Definirea fenomenului fizic § Prin efect fotoelectric extern se înţelege emisia de electroni de către corpuri sub acţiunea radiaţiilor electromagnetice. § Există şi efect fotoelectric intern, care constă în generarea unor noi purtători de sarcină liberi în interiorul unui semiconductor sub acţiunea radiaţiilor electromagnetice.

EFECTUL FOTOELECTRIC Emisia de electroni de către un corp aflat sub acţiunea radiaţiei electromagnetice. LEGI: 1. Intensitatea fotocurentului electric de saturaţie este proporţională cu fluxul radiaţiilor incidente, când frecvenţa este constantă. 2. Energia fotoelectronilor emişi creşte liniar cu frecvenţa radiaţiei electromagnetice incidente, fiind independentă de fluxul acestora. 3. Efectul fotoelectric se produce doar dacă frecvenţa radiaţiilor incidente depăşeşte o anumită valoare caracteristică fiecărui element, numită frecvenţă de prag (pragul roşu al efectului fotoelectric). 4. Efectul fotoelectric are loc practic instantaneu.

► Energia unui foton este dată de relaţia lui Planck: unde: h=6, 625. 10 -34 Js este constanta lui Planck, iar ν – frecvenţa radiaţiei respective. În procesul fotoelectric, fotonii vor fi absorbiţi de electronii din interiorul metalului. Fiecare electron nu poate absorbi decât un singur foton, primind astfel energia dată de relaţia (1). ► Dacă ν> νprag, o parte din această energie este utilizată pentru a învinge bariera de potenţial, restul rămânând sub formă de energie cinetică fotoelectronului. Astfel bilanţul energetic pentru procesul de ciocnire dintre foton si electron se scrie: ► ► unde L= hνprag este lucrul mecanic de ieşire a unui electron din catod. ► Cu ajutorul acetei relatii, propuse de Einstein, pot fi explicate legile efectului fotoelectric extern.

Pentru studiul legilor efectului fotoelectric extern se foloseste celula fotoelectrica (fig. 1) alcătuită din: un balon de sticlă vidat; o buclă metalică centrală ce constituie anodul, şi o suprafaţă metalică ce constituie catodul.

Introducând celula în circuitul din fig. 2, se constată că în absenţa iluminării intensitatea curentului este zero. Trimiţând un fascicul de radiaţii asupra catodului se observă apariţia unui curent chiar dacă tensiunea aplicată celulei este zero. Aceasta se explică prin faptul că electronii emişi prin efect fotoelectric au energie cinetică suficientă pentru a ajunge la anod şi a închide astfel circuitul. Se constată că intensitatea fotocurentului depinde de iluminarea fotocadului şi de tensiunea aplicată celulei: