2. Фотоэффект. Законы Столетова. Формула Эйнштейна. Красная граница фотоэффекта.

Фотоэффе́кт — это испускание электронов веществом под действием света (и, вообще говоря, любого электромагнитного излучения). В конденсированных веществах (твёрдых и жидких) выделяют внешний и внутренний фотоэффект.

Внешним фотоэлектрическим эффектом (фотоэффектом) называется испускание электронов веществом под действием электромагнитного излучения (света).

Внутренний фотоэффект заключается в изменении электропроводности полупроводников под действием электромагнитного излучения. Проводимость, возникающую под действием света, называют фотопроводимостью, а полупроводники, в которых это явление имеет место, называют фотосопротивлениями или фоторезисторами.

Таким образом, Столетов, изучая законы фотоэффекта пришел к выводу:

1. Максимальная начальная скорость фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего света а определяется только его частотой (линейно возрастает с увеличением частоты).

2. Фототок насыщения пропорционален световому потоку.

3. Для каждого вещества существует минимальная частота, ниже которой фотоэффект не наблюдается.

Если энергия фотона такова, что ее достаточно только для совершения работы выхода, т.е. если , то вышедший электрон будет обладать нулевой скоростью. Частота 0 определяет ту наименьшую частоту, при которой возможен фотоэффект. Эта частота определяет «порог» фотоэффекта. Пользуясь связью частоты с длиной волны , можно найти длину волны 0, соответствующую порогу фотоэффекта. Данная длина волны называется «красной границей» фотоэффекта. Следовательно, излучение с длиной волны   0 способно вызвать фотоэффект, а с   0 фотоэффекта не вызывает, так как в этом случае меньше работы выхода электрона.

- формула Эйнштейна

Билет 9

1. Применения интерференции. Интерферометры. Исследования поверхностей, зеркальная оптика, интерференционные фильтры.

Интерферометры

Для улучшения качества интерференционной картины используют приборы с многолучевой интерференцией, например, эталон Фабри – Перо, пластинку Луммера – Герке, интерферометры оптические, голографические и др. В зависимости от метода получения когерентных пучков света интерферометры делят на два типа. К первому типу относятся интерферометры, в которых когерентные пучки получают в результате отражения лучей от двух поверхностей плоскопараллельной или клиновидной пластинки с образованием полос равного наклона или равной толщины: это интерферометры Физо, Майкельсона, Жамена и др.

Н а рис. 1.13 представлена упрощенная схема интерферометра Майкельсона. Монохроматический свет от источника падает под углом на плоскопараллельную пластинку . Сторона пластинки, удаленная от , посеребренная и полупрозрачная, разделяет луч на две части: луч 1 (отражается от посеребренного слоя) и луч 2 (проходит через него). Луч 1 отражается от зеркала и, возвращаясь обратно, вновь проходит через пластинку (луч 1 ).

Луч 2 идет к зеркалу , отражается от него, возвращается обратно и отражается от пластинки (луч 2 ). Так как луч 1 проходит пластинку дважды, то для компенсации возникающей разности хода на пути второго луча ставится пластинка (не покрытая слоем серебра).

Лучи 1 и 2 когерентны, поскольку являются двумя частями одного и того же луча света от источника . Следовательно, будет наблюдаться интерференция этих лучей, результат которой зависит от оптической разности хода луча 1 от точки до зеркала и луча 2 от точки до зеркала .

Применяя интерферометр, Майкельсон впервые провел сравнение международного эталона метра с длиной стандартной световой волны.

Ко второму типу относят интерферометры, в которых когерентные пучки получают с помощью лучей, вышедших из источника под углом друг к другу, например интерферометр Рэлея и др. Для измерения угловых размеров звезд и угловых расстояний между двойными звездами используют звездный интерферометр.

Интерферометры применяются: для измерения длины волны спектральных линий и абсолютного показателя преломления различных сред; для измерения длин и перемещений тел; для контроля формы, микрорельефа и деформаций поверхностей оптических деталей, чистоты металлических поверхностей и пр.

И нтерференционные фильтры

Из других применений многолучевой интерференции отметим узкополосные оптические фильтры, пропускающие свет лишь в узком спектральном интервале вблизи заданного значения длины волны. Принцип действия интерференционного фильтра легко понять, представив себе интерферометр Фабри-Перос .

Применения интерференции очень важны и обширны.

Существуют специальные приборы — интерферометры, действие которых основано на явлении интерференции. Назначение их может быть различным: точное измерение длин световых волн, измерение показателя преломления газов и других веществ.

Имеются интерферометры специального назначения.