Реферати українською » Физика » Робота Ейнштейна над зовнішнім фотоэффектом


Реферат Робота Ейнштейна над зовнішнім фотоэффектом

Зовнішній фотоефект.

 

У минулому російський фізик Столєтов Олександр Григорович зіштовхнувся із загадковою явищем – зовнішнім фотоэффектом. Проводячи багаторазові експерименти, йому належить, що металева платівка, а її поверхню випускає електрони під впливом електромагнітного ультрафіолетового проміння чи випромінювання будь-якої іншої діапазону. Пояснити цього Олександр Григорович не зміг, проте, цю роботу принесла йому світову популярність. 

Експеримент був проведений в 1888 р. Потім фундаментальні дослідження зроблено багатьма вченими, такі як Планк, Ейнштейн та інших.

Схема експерименту була така: електрометр, з приєднаної щодо нього цинкової платівкою, зарядженої позитивно, при висвітленні пластини, наприклад електричної дугою, важить на швидкість розрядки электрометра. Але якщо пластину зарядити негативно, то світловий пучок від дуги розряджає електрометр нас дуже швидко.

Пояснити це можна зробити єдиним чином. Світло вириває електрони із поверхні пластини. Якщо вона заряджено негативно, електрони відштовхуються її і електрометр розряджається. При позитивному заряді пластини вирвані світлом електрони притягуються до пластині і знову осідають у ньому. Тому заряд электрометра не змінюється. Проте, коли по дорозі світла поставлено звичайне скло, негативно заряджена пластина не втрачає електрони, як і було інтенсивність випромінювання. Оскільки відомо, що скло поглинає ультрафіолетові промені, те з цього можна зрозуміти, що став саме ультрафіолетовий ділянку спектра викликає фотоефект. Цей сам не складний факт не можна пояснити з урахуванням класичної електромагнітної теорії світла. Відповідно до цієї теорії виривання електронів є наслідком «розхитування» в електромагнітному полі світловий хвилі, які мають посилюватися зі збільшенням інтенсивності світла, і пропорційної їй енергетичної освітленості фотокатода.

Планк, розглядаючи випромінювання абсолютно чорного тіла, дійшов висновку, що випромінювання формулу, зіставивши свої роботи з формулою Провина. До речі, Планк отримав нобелівську

премію за цієї формули. Розвиваючи ідеї Планка, Ейнштейн ввів гіпотезу світлових квантів, за якою електромагнітне випромінювання саме складається з таких квантів, і її основі пояснив, і сформулював ряд закономірностей фотоефекту, люминисценсии і фотохімічних реакцій. За виконану справді геніальну роботу, Ейнштейн 1921 року удостоївся нобелівської премії. Роботи його удостоїлися і багатьох інших почесних нагород.

Перший закон говорить, що його електронів, вырываемых із поверхні металу за секунду, прямо пропорційно поглощаемой цей час енергії світловий хвилі. У цьому вся нічого несподіваного немає: що більше енергія світлового пучка, то ефективніший його.

Тепер на кінетичну енергію світловий хвилі чи швидкість електронів. (схема на прозрачке). З досвіду видно, що за відсутності напруги фотоэлектроны досягають правого електрода. Якщо змінити полярність батарейки, то утворюється певна полі, що буде гальмувати електрони і їх цього разу місце, тобто за певному задерживающим напругою фототок нульовий. Подальші експерименти довели, що з зміні інтенсивності світла, затримуюче напруга не змінюється. Із цього можна знайти значення кінетичною енергії електронів.

Другий закон – максимальна кінетична енергія фотоелектронів лінійно зростає частотою світла, і залежить від його інтенсивності. Якщо частота світла менше певної для даного речовини мінімальної частоти, то фотоефект немає. Ця мінімальна частота названа червоною кордоном. Чому червона, а чи не зелена? Річ у тім, що й розглядати спектр видимих електромагнітних випромінювань, то червоне світло має найнижчу частоту. За формулою hv, він має найменшій енергією, тобто найменша енергія, що необхідно задля подолання сил утримують междоузельный електрон лежить на поверхні, названа червоною.

Саме Ейнштейн висловив сміливу гіпотезу у тому, що світло має двоїсту структуру, він поводиться як потік частинок як і хвиля одночасно. Він також висловив гіпотезу у тому, що світло як випромінюється як окремих дискретних квантів, а й поширюється у просторі і поглинається речовиною. У разі, междоузельный електрон отримує енергію фотона.

При великих интенсивностях світла, досяжних з допомогою лазерів, спостерігається многофотонный чи нелінійний, фотоефект. При многофотонном фотоэффекте електрон може водночас отримувати енергію одного, а N фотонів.

Усі результати своєї роботи зробили і навіть відкрили нову двері до фізику, а точніше квантову фізику. І на більшою мірою заслуга для цього лежить Ейнштейна.

Макс Борн сказав: «ідеї Ейнштейна дали фізичної науці імпульс, який звільнив його від застарілих філософських доктрин, і перетворив на жодну з вирішальних сил сучасного світу людей»

 Відкриття фотоефекту мало дуже велике значення ще глибокого розуміння природи світла. Але цінність науки не тільки у цьому, що вона дає до рук кошти, використовуючи які можна удосконалювати виробництво, покращувати умови матеріальну годі й культурному житті суспільства.

З допомогою фотоефекту «заговоривши» кіно України й стало можливої передача рухомих зображень (телебачення). Застосування фотоелектронних приладів дозволило створити верстати, які це без будь-якого участі людини виготовляють деталі по заданим кресленням. Засновані на фотоэффекте прилади контролюють розміри виробів краще за будь-якого людини, вчасно включають маяки і вуличне висвітлення. Усе це стало можливим завдяки винаходу особливих пристроїв – фотоелементів.

Сучасний вакуумний фотоелемент є скляну колбу, частина поверхні якої покрита тонким шаром металу з малої роботою виходу ( червоною кордоном). Це катод який через прозоре віконце падає світло. У центрі розташований анод, який є для уловлювання фотоелектронів. Анод приєднують позитивного полюса батареї. Фотоэлементы реагують на видимі випромінювання та навіть інфрачервоне проміння. На основі зроблено автомати, що потенційно можуть запобігати аварії. На заводі фотоелементи майже миттєво зупиняє потужний прес, якщо рука людини перебувають у небезпечної зоні. 

Що ж до фотохімічних реакцій, то, на основі зроблено фотографія.

Пояснення фотоефекту не єдина заслуга Ейнштейна. Ще він знаменитий своєї теорією відносності. Спеціальна теорія відносності (приватна теорія відносності) є сучасну фізичну теорію простору й часу. Спеціальна теорія відносності і квантова механіка служить теоретичної базою сучасної фізики та техніки (наприклад: ядерної фізики, техніки). спеціальну теорію відносності часто називають релятивістської теорією, а специфічні явища, описувані цієї теорією, - релятивістськими ефектами. Зазвичай, релятивістські ефекти виявляючись у швидкості

                                                                                                           8         

тіл близька до величині швидкості світла у вакуумі с=10 м/с і званих релятивістськими швидкостями. Релятивистской механікою називається механіка рухів з релятивістськими швидкостями, джерело якої в спеціальної теорії відносності.

У штатівській спеціальній теорії відносності, як і й у класичної ньютоновской механіці, передбачається, що час однорідний, а простір однорідний і изотропно.

Перший постулат є узагальненням механічного принципу відносності Галілея на будь-які фізичні процеси. Цей постулат – релятивістський принцип відносності Ейнштейна, говорить: у різноманітних інерціальних системах відліку все фізичні явища при одним і тих самих умовах протікають однаково. Інакше висловлюючись, фізичні закони не залежні стосовно вибору инерциальной системи відліку. Другий постулат висловлює принцип інваріантності швидкості світла. Вона однакова за всіма напрямами і всіх інерціальних системах відліку, будучи однією з найважливіших фізичних постійних. Досліди показують, що швидкість світла у вакуумі - гранична швидкість природі.

Альберт Ейнштейн був у життя дуже різнобічним людиною (як і всі геніальні люди). 

 Його предки – євреї емігранти, переселилися в Вьюртенберг в XVI столітті.

Батько фізика, Герман Ейнштейн, виділявся своїми математичними здібностями, та його батьки мали засобами, щоб дати їй вищу освіту. Мати, Пауліна Ейнштейн – Кох, була музично обдарованої жінкою, дочкою багатого торговця зерном, музикальність матері та математичні батька як передалися синові, а й виявилися в нього значно яскравіше.

З дитинства у хлопчика розвивалася глибока любов до природи, Алберт Ейнштейн наслідок завжди любив жити у сільській місцевості чи провінційних містечках.

Ще школярем, в Мюнихе, Ейнштейн займатися музикою. З шестирічного віку його вчити грі на скрипці. На початку хлопчик сприймав ці уроки як нудну обов'язок, але незабаром музика затягла його, і з часом вона почала його другим покликанням. Вирушаючи і в будь-які поїздки, Ейнштейн брав з собою скрипку, навіть у спочатку з'являвся на засіданні Берлінської Академії Наук зі скрипковим футляром.

«Альбертель», то й її називали батьки, тримався зазвичай, у не стоїть осторонь своїх шкільних однолітків. Найбільше він дуже любив проводити дозвілля у самотині своїми кубиками чи випилювати лобзиком. Іноді він писав вірші, у яких насмішкувато відгукувався про несмілих, боязких людях ( він до таких не ставився). Ще того як Ейнштейн вступив до школи, батько якось подарував йому компас. Цей простий предмет несподіваного силою порушив допитливість хлопчика, зовнішність речей таїв у собі щось глибоко приховане у просторі, який зазвичай вважається порожнім. Хоча ознайомлення з компасом належала до тому періоду життя Великого дослідника, коли його іще далекий від занять наукою, воно справила сильний вплив наступну діяльність. Альберт Ейнштейн був людиною прагматичним і навіть жадібним. Про це свідчать і те що, що які приходили у гості, відкриваючи хвіртку, наводили на дію певний механізм, який поливав город винахідника.

Наукове творчість Альберта Ейнштейна дивовижним чином поєднувалася з активної діяльністю в ім'я гуманізму та цивільного захисту світу. Ейнштейн був буквально засновником держави Ізраїлю, його навіть запрошували стати правителем цієї держави, але він відмовився.

Макс Борн сказав : «ідеї эйнштейна дали фізичної науці імпульс, який звільнив його від застарілих філософських доктрин і перетворив на жодну з вирішальних сил сучасного світу людей.»

 .

 

Схожі реферати:

Нові надходження

Замовлення реферату

Реклама

Навігація