Детская энциклопедия

Меню сайта











Кванты и электроны

Объясняя, как излучают нагретые твердые предметы, Планку пришлось ввести в науку понятие о квантах света — фотонах.

Чтобы понять, как действуют фотоны на вещество, поставим опыт (рис. 31). В вакууме помещены две металлические пластины. Сое­диним их извне проводом с включенным в него гальванометром. На одну из пластин направим свет. В гальванометре появится ток. Его со­здадут электроны за счет энергии, полученной ими от фотонов. Если в цепь включить бата­рею Б так, чтобы освещенная пластина была положительным электродом, промежуток между электродами станет проводящим. Фотоны выби­вают из положительно заряженной и освещен­ной пластины отрицательные заряды. С увели­чением напряжения между пластинами ток нач­нет падать и при некотором напряжении станет равным нулю. Это происходит потому, что не у всех отрицательных зарядов, выбитых фото­нами из пластины, достаточно энергии, чтобы преодолеть притяжение положительного элек­трода.

Когда напряжение на положительном элек­троде достигнет такой величины, что даже самый «быстрый» электрон, выбитый из него фо­тоном, не дойдет до отрицательного электрода, ток в цепи гальванометра прекратится.

Способность фотонов выбивать электроны из твердых тел называется фотоэффектом. Его нельзя объяснить, если рассматривать свет как волну. Энергия света переходит в этом про­цессе в механическую энергию электронов, и свет здесь проявляет свойства частиц, как гово­рят физики,— корпускулярные свойства. Фо­тон ведет себя как частица с энергией hv и ко­личеством движения

 

— (количеством движе­ния любой частицы называют произведение ее массы на скорость).

В результате открытия фотоэффекта было выяснено, что свет одновременно обладает свой­ствами и волны и частицы. Такое сочетание свойств объясняет современная квантовая тео­рия света.

В нашем опыте электроны покидали пластину и вылетали в вакуум, создавая электрический ток. Такой процесс называется внешним фото­эффектом. Многие полупроводниковые материа­лы в лучах света уменьшают свое электрическое сопротивление потому, что в кристаллической решетке полупроводника под действием фотонов возникают «свободные» электрические заряды. Такое действие света называют внутренним фотоэффектом.

В московском метро нельзя пройти через турникет, не опустив в его стойку пятикопееч­ную монету: не пропустит световой луч. Он пересекает проход и попадает на фотоэлемент (см. ст. «Полупроводники»). Если закрыть луч, фотоэлемент подаст сигнал. Радиолампы уси­лят этот сигнал и передадут его на механиче­скую систему, закрывающую турникет.

Фотоэлемент с внешним фотоэффектом устро­ен так. На стенку стеклянного баллона нанесен металлический слой, а поверх него — слой полупроводникового вещества, это — катод. К катоду подведен отрицательный полюс батареи, а к аноду (никелевому стержню внутри балло­на) — положительный. Когда свет выбивает из катода электроны, в цепи фотоэлемента течет ток. Когда света нет, нет и тока. Действие фотоэлемента можно усилить и использо­вать для управления любой механической системой.

В такую же схему, как и фотоэлементы с внешним фотоэффектом, могут быть включены и фотоэлементы с внутренним фотоэффектом. Они называются фотосопротивлениями потому, что увеличивают или уменьшают сопротивление электрической цепи, в которую включены. Са­мое ценное свойство фотосопротивлений — их способность реагировать на излучение слабо нагретых тел: на лучистую энергию с большой длиной волны, т. е. на инфракрас­ные лучи.

Ученые уже создали фотосопротивления, чув­ствительные к лучам с длиной волны около 9 мк. Вспомним закон Вина — закон смещения. λТ= 2897 мк. Если λ=9,35 мк, то

 

или примерно 36°Ц. Такие лучи испускает наше тело. Если бы человеческий глаз реагировал на эти излучения, мы ночью видели бы лица людей светящимися.





 
Календарь
«  Декабрь 2016  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
   1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728293031

Новые статьи
Каталог статей
Как подготовить ребенка к школе
Освоение навыков чтения
Природные материалы на уроках труда

Статистика




 
Адрес почты Вопросы по рекомендациям, размещению рекламы и обратных ссылок обращайтесь pochta@enciklopediya1.ru
2013 © 2016