В 1900 г. немецкий физик Макс Планк высказал гипотезу: свет излучается и поглощается отдельными порциями — квантами (или фотонами). Энергия каждого фотона определяется формулой E = h \nu , где h — постоянная Планка, равная 6,63 \cdot{} 10^{-34} Дж \cdot{} с , \nu — частота света. Гипотеза Планка объяснила многие явления: в частности, явление фотоэффекта, открытого и 1887 г. немецким ученым Генрихом Герцем и изученного экспириментально русским ученым Александром Григорьевичем Столетовым. Фотоэффект — это явление испускания электронов веществом под действием света. Если зарядить цинковую пластину, присоединенную к электрометру, отрицательно и освещать ее электрической дутой (рис. 35), то электрометр быстро разрядится.
В результате исследований были установлены следующие эмпирические закономерности: — количество электронов, вырываемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны; — максимальная кинетическая энергия фото электронов линейно возрастает с частотой света и н зависит от его интенсивности. Кроме того, были установлены два фундаменталь ных свойства. Во-первых, безынерционность фотоэффекта: процесс начинается сразу в момент начала освещения. Во-вторых, наличие характерной для каждого металла минимальной частоты \nu_{min} — красной границы фотоэффекта. Эта частота такова, что при \nu < \nu_{min} фотоэффект не происходит при любой энергии света а если \nu > \nu_{min} , то фотоэффект начинается даже при малой энергии. Теорию фотоэффекта создал немецкий ученый А. Эйнштейн в 1905 г. В основе теории Эйнштейна лежит понятие работы выхода электронов из металла и понятие о квантовом излучении света. По теории Эйнштейна фотоэффект имеет следующее объяснение: поглощая квант света, электрон приобретает энергии h \nu . При вылете из металла энергия каждого электро на уменьшается на определенную величину, котору называют работой выхода ( A_{вых}). Работа выхода это работа, которую необходимо затратить, чтобы удалить электрон из металла. Поэтому максимальная кинетическая энергия электронов после вылета (если нет других потерь) равна: mv^2/2 = hv - A_{вых} . Следовательно, h \nu = А_{} + \frac{mv^2}{2} . Это уравнение носит название уравнения Эйнштейна. Приборы, в основе принципа действия которых лежит явление фотоэффекта, называют фотоэлементами. Простейшим таким прибором является вакуумный фотоэлемент. Недостатками такого фотоэлемента являются слабый ток, малая чувствительность к длинноволновому излучению, сложность в изготовлении, невозможность использования в цепях переменного тока. Применяется в фотометрии для измерения силы света, яркости, освещенности, в кино для воспроизведения звука, в фототелеграфах и фототелефонах, в управлении производственными процессами. Существуют полупроводниковые фотоэлементы, и которых под действием света происходит изменение концентрации носителей тока. Они используются при автоматическом управлении электрическими цепями (например, в турникетах метро), в цепях переменного тока, в качестве невозобновляемых источников тока в часах, микрокалькуляторах, проходят испытания первые солнечные автомобили, используются в солнечных батареях на искусственных спутниках Земли, межпланетных и орбитальных автоматических станциях. С явлением фотоэффекта связаны фотохимические процессы, протекающие под действием света в фотографических материалах.
Фотоэффект — это явление испускания электронов веществом под действием света. Если зарядить цинковую пластину, присоединенную к электрометру, отрицательно и освещать ее электрической дутой (рис. 35), то электрометр быстро разрядится.
В результате исследований были установлены следующие эмпирические закономерности:
— количество электронов, вырываемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны;
— максимальная кинетическая энергия фото электронов линейно возрастает с частотой света и н зависит от его интенсивности.
Кроме того, были установлены два фундаменталь ных свойства.
Во-первых, безынерционность фотоэффекта: процесс начинается сразу в момент начала освещения.
Во-вторых, наличие характерной для каждого металла минимальной частоты \nu_{min} — красной границы фотоэффекта. Эта частота такова, что при \nu < \nu_{min} фотоэффект не происходит при любой энергии света а если \nu > \nu_{min} , то фотоэффект начинается даже при малой энергии.
Теорию фотоэффекта создал немецкий ученый А. Эйнштейн в 1905 г. В основе теории Эйнштейна лежит понятие работы выхода электронов из металла и понятие о квантовом излучении света. По теории Эйнштейна фотоэффект имеет следующее объяснение: поглощая квант света, электрон приобретает энергии h \nu . При вылете из металла энергия каждого электро на уменьшается на определенную величину, котору называют работой выхода ( A_{вых}). Работа выхода это работа, которую необходимо затратить, чтобы удалить электрон из металла. Поэтому максимальная кинетическая энергия электронов после вылета (если нет других потерь) равна: mv^2/2 = hv - A_{вых} . Следовательно,
h \nu = А_{} + \frac{mv^2}{2} .
Это уравнение носит название уравнения Эйнштейна.
Приборы, в основе принципа действия которых лежит явление фотоэффекта, называют фотоэлементами. Простейшим таким прибором является вакуумный фотоэлемент. Недостатками такого фотоэлемента являются слабый ток, малая чувствительность к длинноволновому излучению, сложность в изготовлении, невозможность использования в цепях переменного тока. Применяется в фотометрии для измерения силы света, яркости, освещенности, в кино для воспроизведения звука, в фототелеграфах и фототелефонах, в управлении производственными процессами.
Существуют полупроводниковые фотоэлементы, и которых под действием света происходит изменение концентрации носителей тока. Они используются при автоматическом управлении электрическими цепями (например, в турникетах метро), в цепях переменного тока, в качестве невозобновляемых источников тока в часах, микрокалькуляторах, проходят испытания первые солнечные автомобили, используются в солнечных батареях на искусственных спутниках Земли, межпланетных и орбитальных автоматических станциях.
С явлением фотоэффекта связаны фотохимические процессы, протекающие под действием света в фотографических материалах.
U^2=P*R, U=√(Р*R).
1) U1=√(1,2*30)=√36=6 (В) - напряжение на R1.
I=U/R - по закону Ома. Отсюда
2) I1=6/30=0,2 (А) - ток через R1.
Т.к. ток в последовательной цепи (из R1 и R2) является constanta, то
3) I2=I1=0,2 (A) - ток через R2.
U=I*R - из закона Ома. Тогда
4) U2=0,2*90=18 (В) - напряжение на R2.
Напряжения в последовательной цепи складываются. Отсюда
5) Uобщ.=U1+U2=6+18=24 (В) - на участке цепи из R1 и R2.
ответ: Общее напряжение на участке цепи 24 В; на участке R1 - 6 В, на участке R2 - 18 В.