Dział IIFizyka atomowa.

e

Temat: Efekt fotoelektryczny

Widmo światła

760nm 380nm

- długość fali

- częstotliwość

cc - prędkość światła

ZJAWISKO FOTOELEKTRYCZNE polega na tym, że w wyniku oświetlania określonym promieniowaniem elektromagnetycznym z powierzchni metalu wybijane są elektrony.

eWAŻNE !!!

A. Dla każdego metalu istnieje pewna częstotliwość graniczna, poniżej której zjawisko fotoelektryczne nie zachodzi.

grefekt nie zachodzi efekt fotoelektryczny

gr - częstotliwość graniczna

WAŻNE !!!

B. Energia kinetyczna emitowanych elektronów zależy od częstotliwości (długości) fali, a nie zależy od jej natężenia (natężenia oświetlenia, promieniowania).

gr

Ek

WAŻN

E !!!

C. Natężenie prądu, który pojawia się w obwodzie, jest proporcjonalne do natężenia promieniowania (światła) padającego na katodę.

Im większe jest natężenie promieniowania (światła), tym większe jest natężenie prądu.

WAŻNE !!!

Schemat układu do badania zjawiska fotoelektrycznego.

V

mA

K Ae

światło

eeee

Legenda:K – katodaA – anodae – elektron

Potencjał hamujący (napięcie hamowania)

- praca pola elektrycznego,gdzie to potencjał (napięcie) między elektrodami

VqW V

maxkEW

- aby zatrzymać efekt fotoelektryczny:to praca pola elektrycznego musi być równa maksymalnej energii kinetycznej

Planck przyjął, że światło emitowane jest w postaci porcji energii

- kwantów energii, nazwanych fotonami.

Temat: Efekt fotoelektryczny - foton.

Max Planck 1858-19471889 odkrył stałą fizyczną następnie nazwaną jego nazwiskiem

http://pl.wikipedia.org/wiki/Max_Planck

Wartość kwantu energii ε zależy od częstotliwości promieniowania i jest równa:

gdzie h to stała Plancka

ε h

sJh 341063,6

WAŻNE !!!

Charakterystyka fotonu:– nie posiada masy spoczynkowej, czyli

istnieje gdy się porusza,– w próżni ma stałą prędkość c = 300000km/s ,

w ośrodku prędkość fotonu zależy od współczynnika załamania,

– gdy przechodzi przez ośrodek częstotliwość nie zmienia się, zmienia się długość fali z nim stowarzyszonej.

WAŻNE !!!

Einstein zinterpretował zjawisko fotoelektryczne jako zderzenie dwóch cząstek: fotonu i elektronu.

Albert Einstein 1879-1955Nagroda Nobla 1921za interpretację zjawiska fotoelektrycznego http://pl.wikipedia.org/wiki/Albert_Einstein

Energia fotonu ε jest spożytkowana na:

- wybicie elektronu z sieci krystalicznej metalu, pracę wyjścia W,

- nadanie prędkości, dostarczenie energii kinetycznej Ek .

Co zapisujemy symbolicznie:

ε = W+ Ek

Wzór Millikana-Einsteina powstaje po podstawieniu energii kwantu i energii kinetycznej do wzoru:

2

2mvWh

Robert Millikan 1868-1953Nagroda Nobla 1923 za wyznaczenie ładunku elementarnegoi prace nad zjawiska fotoelektrycznego http://pl.wikipedia.org/wiki/Robert_Millikan

ε = W+ Ek

Pamiętając, że praca wyjścia

oraz energia kinetycznagrhW

hk eVE

hgr eVhh

otrzymujemy inną postać wzoru Millikana-Einsteina:

Zad. 1

Obliczyć graniczną częstotliwość fali νgr zjawiska fotoelektrycznego dla srebra, dla którego praca wyjścia W = 4,7 eV.

Zad. 2

Obliczyć pracę wyjścia W elektronów wybijanych z powierzchni cezu, dla których graniczna długość fali zjawiska fotoelektrycznego wynosi λg = 660 nm.

Wynik podać w dżulach i elektronowoltach.

Temat:Atom wodoru. Model atomu według Thomsona

– 1898 odkrycie elektronu

Joseph Thomson 1856-1940Nagroda Nobla 1906 za prace nad przewodnictwem prądu elektrycznego w gazach http://pl.wikipedia.org/wiki/Joseph_John_Thomson

– model ciastka z rodzynkami

Doświadczenie Rutherforda

ekran

źródłopromieniowania

cząstki α

folia złota

Ernst Rutherford 1871-1936 http://pl.wikipedia.org/wiki/Ernest_Rutherford

Przewidywania teoretyczne (cząstki alfa przelatują przez folię): – istnieją jedynie niewielkie odchylenia od

pierwotnego ruchu cząstek.

Interpretacja doświadczenia (cząstki napotykając folię są odchylane pod różnymi kątami a nawet zawracane):– ładunek dodatni jest skupiony w małym

jądrze atomowym,– elektrony krążą w dużej odległości od

jądra.

Widma atomowe różnych gazów.

wodór niewidoczne prążki fioletowe

hel

neon

paryrtęci

Wzór Balmera opisujący widmo wodoru:

gdzie jest stałą Rydberga.

22

1

2

11

nRH

n

mHR 1710097,1

658nm 486nm 434nm410nm

397nm

n

3 4 567n =

Johann Jakob Balmer 1825-1898 http://pl.wikipedia.org/wiki/Johann_Jakob_Balmer

Model atomu wodoru wg Bohra.

Postulaty Bohra:

2

hnrmv nn

1. Elektron w atomie wodoru porusza się po kołowej orbicie dookoła jądra pod wpływem siły coulombowskiej i zgodnie z prawami Newtona.

2. Elektron może poruszać się po takiej orbicie dla której moment pędu jest równy wielokrotności stałej Plancka.

WAŻNE !!!

3. Elektron poruszający się po orbicie stacjonarnej nie wypromieniowuje energii elektromagnetycznej.

4. Atom przechodząc ze stanu En do stanu Ek wypromieniowuje kwant energii

kn EEh

Niels Bohr 1885-1962 http://pl.wikipedia.org/wiki/Niels_Bohr

WAŻNE !!!

Stan podstawowy elektronu

- stan, w którym energia elektronu jest najniższa.

eVE 6,131

Stan wzbudzony elektronu

- stan, w którym energia elektronu jest wyższa, znajduje się on na wyższej orbicie.

21

n

EEn

Energie elektronu na kolejnych orbitach oraz serie widmowe.

1

2

3

n

-13,6

-3,4

-1,51-0,854

E [eV]

seriaBalmera

seriaPaschena

seriaLymana

Zad. 1

Oblicz energię kwantu pochłanianego przez elektron przeskakujący z orbity pierwszej na trzecią.

Wyraź ją w elektronowoltach i dżulach.

Zad. 2

Oblicz energię kwantu emitowanego przy przejściu elektronu z orbity trzeciej na drugą i wyraź ją w dżulach.

Podaj częstotliwość oraz długość fali emitowanej podczas tego przejścia elektronu.

Jeśli to możliwe podaj barwę światła.

F i Z Y k AWAŻNE !!!

Bartosz

Jabłoneckiwww.fizyka.iss.com.pl