Внешний фотоэффект

Корпускулярная теория электромагнитного излучения получила подтверждение при объяснении явления, которое называют внешним фотоэффектом. Внешний фотоэлектрический эффект ¾ это явление вырывания электронов с поверхности твердых тел и жидкостей при воздействии на них электромагнитного излучения, в частности, света. Для изучения фотоэлектрического эффекта обычно используют схему, изображенную на рис. 11.2.

Рис. 11.2

Фотоэлемент представляет собой прозрачную колбу, в которой создан вакуум. Внутри колбы имеются два электрода: катод (К) и анод (А).

Катод облучается световым потоком Ф от источника монохроматического света.

Между анодом и катодом создают электрическое поле с помощью внешнего источника тока e. Разность потенциалов между электродами регулируется потенциометром R. Амперметр и вольтметр, включенные в цепь фотоэлемента, необходимы для измерений фототока и разности потенциалов между анодом и катодом.

Основным показателем работы фотоэлемента является вольт-амперная характеристика, под которой понимают зависимость фототока I от разности потенциалов U в пространстве анод-катод, т. е. I = f(U). Для неизменного светового потока и заданной частоты света v вольт-амперная характеристика имеет вид, представленный на рис. 11.3.

Рис. 11.3

Получаемая характеристика позволяет сделать следующие выводы.

С поверхности катода под действием света испускаются электроны обладающие некоторой начальной скоростью v₀ и способные достигнуть анода даже при нулевой разности потенциалов между анодом и катодом. Для того, чтобы полностью затормозить электроны, между анодом и катодом необходимо создать тормозящее электроны электрическое поле, подавая на анод отрицательный по отношению к катоду потенциал U_зап.. Увеличение светового потока не влияет на величину начальной скорости электронов, а, следовательно, и их кинетическую энергию. Запирающий потенциал также остается неизменным в силу закона сохранения энергии