Внешний фотоэффект- испускание электронов с поверхности вещества под действием магнитного излучения.

(рисунок с лекции 5.4)

    Нарастание фотоков происходит плавно, а потом фоток достигает насыщения I_н. I_н=e*n, где n- количество электронов, которые испускаются в одну секунду

Законы фотоэффекта:

1.Количество фотоэлектронов выбиваемых с поверхности вещества в единицу времени прямо пропорционально световому потоку Ф и не зависит от частоты падающего излучения.

2.Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов растет с ростом частоты падающего излучения и не зависит от его интенсивности.

3. Для каждого вещества существует красная граница фотоэффектов- минимальная частота излучения меньше которой фотоэффект не возможен

4. Фотоэффект практически безынерционен

Многофотонный фотоэффект наблюдается при освещение вещества излучением очень большой интенсивности. В этом случае электрон получает энергию не от одного, а от нескольких фотонов.

Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта: hν=А + mυ²_max/2

Из уравнения непосредственно следует, что максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона линейно возрастает с увеличением частоты падающего излучения и не зависит от его интенсивности (числа фотонов), так как ни А, ни v от интенсивности света не зависят. Так как с уменьшением частоты света кинетическая энергия фотоэлектронов уменьшается (для данного металла А=соnst), то при некоторой достаточно малой частоте ν=ν0 кинетическая энергия фотоэлектронов станет равной нулю и фотоэффект прекратится.

Давление света (квантовая теория)

Eф=h ν- энергия фотона

P_ф=m*c= h ν/c=h/ λ- импульс фотона

m_ф= h*λ/c²- масса фотона

Фотон- элементарная частица, которая существует только в движении и скорость движения фотона равна скорости света. Масса движения покоя равна 0.

Фотон характеризуется энергией, массой и импульсом

Давление света на поверхность обусловлена тем, что каждый фотон падая на поверхность передает импульс. На единицу поверхности в одну секунду падает n фотонов

Давление света на поверхность равно импульсу, который передают единичной площадке все n фотонов.

P= (2hν)/c * R_n+ ((hν)/c)*(1-R)*n

Теория эффекта Комптона

Эффектом Комптона называется упругое рассеяние коротковолнового электромагнитного излучения (рентгеновского и γ-излучений) на свободных (или слабосвязанных) электронах вещества, сопровождающееся увеличением длины волны.

Эффект Комптона — результат упругого столкновения рентгеновских фотонов со свободными электронами вещества. В процессе этого столкновения фотон передает электрону часть своих энергии и импульса в соответствии с законами их сохранения.

Рассмотрим упругое столкновение двух частиц (рисунок конспект 5.6) – налетающего фотона, обладающего импульсом P_ф = hν/с и энергией Е_ф=hν, с покоящимся свободным электроном (энергия покоя W₀ = m₀с²; m₀ – масса покоя электрона). Фотон, столкнувшись с электроном, передает ему часть своей энергии и импульса и изменяет направление движения (рассеивается). Уменьшение энергии фотона означает увеличение длины волны рассеянного излучения. При каждом столкновении выполняются законы сохранения энергии и импульса.

Согласно закону сохранения энергия: W₀ + Е_ф = W+ Е_ф', а согласно закону сохранения импульса P_ф = P_е + P_ф'

W₀ = m₀с² – энергия электрона до столкновения, Е_ф=hν – энергия налетающего фотона, W=m*c² - энергия электрона после столкновения, Еф'=hν' – энергия рассеянного фотона. m₀с²+ hν =m*c + hν'- закон сохранения энергии.

 Δλ= sin² -полученная экспериментально Комптоном формула

λ₀= h/m₀*c= 2,4*10^-12м- комптоновская длина волны

    Квадрат амплитуды световой волны в какой- либо точке экрана является мерой вероятности попадания фотона в эту точку экрана. Волновые и квантовые свойства взаимно дополняют друг друга.