Квантовая физика · фотоэффект
Фотоэффект: законы, формулы и решение задач
Фотоэффект — одна из ключевых тем квантовой физики и типичное задание в контрольных и модульных работах. Ниже — определение, законы, рабочие формулы и пошаговый метод.
Что такое фотоэффект
Внешний фотоэффект — это вырывание электронов из вещества (преимущественно металла) под действием света. Каждый фотон передаёт электрону энергию E = hν; если её хватает на преодоление работы выхода, электрон покидает металл.
Законы фотоэффекта (Столетова)
- Фототок насыщения прямо пропорционален интенсивности света при неизменной частоте.
- Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов зависит от частоты света и НЕ зависит от его интенсивности.
- Для каждого вещества существует красная граница — минимальная частота ν₀, ниже которой фотоэффект невозможен.
Формулы
E = hν = hc / λ— энергия фотона
hν = Aвих + m·v²max / 2— уравнение Эйнштейна
hc / λ = Aвих + eUз— через задерживающее напряжение
λ₀ = hc / Aвих— красная граница
Постоянные: h = 6,63·10⁻³⁴ Дж·с, c = 3·10⁸ м/с, e = 1,6·10⁻¹⁹ Кл. Удобно: hc ≈ 1240 эВ·нм, поэтому E(эВ) = 1240 / λ(нм).
Как решать задачи
- Выпишите дано и переведите величины в СИ (нм → м, Å → м).
- Вычислите энергию фотона E = hc/λ.
- Запишите уравнение Эйнштейна и выразите искомую величину (Uз, λ₀, Aвих, vmax).
- Подставьте числа и вычислите; проверьте размерность.
Готовые решённые задачи
Частые вопросы
Что такое фотоэффект простыми словами?▾
Это вырывание электронов из вещества под действием света. Явление открыл Г. Герц, законы установил А. Столетов, а теоретическое объяснение дал А. Эйнштейн.
Какая формула фотоэффекта?▾
Основная — уравнение Эйнштейна: hν = Aвих + mv²max/2, где hν = hc/λ — энергия фотона, Aвих — работа выхода, mv²max/2 — максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона.
Что такое красная граница фотоэффекта?▾
Минимальная частота ν₀ (максимальная длина волны λ₀), при которой фотоэффект ещё возможен: Aвих = hν₀ = hc/λ₀, откуда λ₀ = hc/Aвих.
От чего зависит кинетическая энергия фотоэлектронов?▾
Только от частоты света и работы выхода, но не от интенсивности. Интенсивность влияет лишь на количество электронов (фототок).