Задумывались ли вы когда-нибудь о том, как работают турникеты в метро, солнечные батареи или, например, как создаётся звук в кинотеатре? Всем этим мы обязаны фотоэффекту. В этой статье подробнее разберемся с этим явлением, а также рассмотрим опыт Столетова и уравнение Эйнштейна.
История создания
Внешний фотоэффект был открыт в 1887 году Генрихом Герцем. При работе с открытым резонатором он заметил, что если посветить ультрафиолетом на цинковые разрядники, то прохождение искры заметно облегчается. Далее работу над фотоэффектом продолжил русский физик Александр Столетов, который подарил нам три закона фотоэффекта и знаменитую «установку Столетова»
Опыт Столетова
Рассмотрим ближе установку Столетова, чтобы понять, что такое фотоэффект и как он возникает.
На этом рисунке нас больше всего интересует верхняя часть. Мы видим стеклянный баллон внутри которого вакуум и два электрода. Через окошко на пластину попадают лучи света. В металле всегда находятся свободные электроны, которые могут хаотично перемещаться внутри металла. Когда на металл падает фотон с энергией, эта энергия тратится на то, чтобы достать электрон из глубины металла, и чтобы передать ему некоторую кинетическую энергию. Энергия, которая тратится на то, чтобы достать электрон из пластины называют работой выхода, а кинетическая энергия нужна для того, чтобы разогнать частицу до скорости, при которой она сможет долететь до второй пластины и дать ток. Это явление объясняет уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:
Вот так гораздо лучше. В левой части мы видим ту самую энергию фотона (E=hv), которой мы обязаны лучам света, а в правой части работа выхода (A=hv, где v - это уже частота красной границы) плюс кинетическая энергия, которая нам требуется для разгона частицы. Поразительно, что именно за это уравнение Эйнштейн получил Нобелевскую премию (да-да не за теорию относительности, как вы, возможно, думали)
Вот так вот просто на самом деле устроен фотоэффект. Благодаря его открытию мы можем получать ток из света, что, безусловно, замечательно! Надеюсь, вам понравилась статья. Обязательно ставьте лайки и подписывайтесь, чтобы узнать больше интересного!