Tashqi fotoeffekt uchun Einstein formulasi

Tashqi fotoefekt uchun Einstein tenglamasi

Einstein tenglamasi.

Fotoeffekt-moddalarning elektromagnit nurlanish taʼsirida elektron chiqarishi. F. hodisasini 1887 yilda nemis fizigi G. Gers ochgan. Dastlabki asosiy tadqiqotlarni rus olimi A. G. Stoletov (1888), soʻngra nemis fizigi F. Leonard (1899) oʻtkazgan. F.Leonard qonunlarini birinchi boʻlib A. Einstein (1905) nazariy tushuntirgan. F.Leonardning asosiy qonuniyatlari: 1) chiqarilayotgan elektronlar soni nurlanish intensivligiga proporsional; 2) har bir modda uchun uning sirtining maʼlum holatiga va T = 0 K temperaturada chegara nurlanishning eng kichik chastotasi (yoki eng katta toʻlkin uzunligi) mavjud boʻlib, bu chegaradan tashqarida Fotoefekt sodir boʻlmaydi; 3) fotoelektronlarning eng katta kinetik energiyasi nurlanish chastotasi ortishi bilan chiziqli ortadi va nurlanishning intensivligiga bogʻliq boʻlmaydi.

Fotoefekt — kvant hodisa, uning ochilishi kvant nazariyasini eksperimental asoslashda muhim rol oʻynadi; Fotoefekt qonuniyatlarini faqat kvant nazariyasi asosida tushuntirish mumkin. Erkin elektron foton yutishi mumkin emas, chunki bunda bir vaqtning oʻzida energiyaning ham, impulsning ham saqlanish qonuni bajarilmaydi. Elektron atrof muhit bilan brgʻlanganligi uchun fotoefekt hodisasi atom, molekula va kondensatlangan muhitda hosil boʻlishi mumkin. Hisoblashlarning koʻrsatishicha, intensivligi juda kam boʻlgan yorugʻlikdan Ach ga yetarli energiyani elektron toʻplab olishi uchun soatlab, hattoki kunlab vaqt oʻtishi lozim ekan. Tajribalarda esa metallga yorugʻlikning tushishi va fotoelektronlarning vujudga kelishi orasida 10^-9 sekundlar chamasi vaqt oʻtadi, xolos.

Formulasi

Demak, yorugʻlikning toʻlqin nazariyasi va fotoeffekt hodisasi oʻrtasida maʼlum mos kelmasliklar mavjud. Shuning uchun yorugʻlikni uzluksiz elektromagnit toʻlqin jarayoni deb tasavvur qilish yorugʻlik tabiatini toʻla aks ettira olmaydi. Bu fikr 1905-yilda A.Einsteinni yorugʻlikning kvant nazariyasini yaratishiga olib keldi. Einstein Plank gipotezasini rivojlantirib, yorugʻlik ulushlar shaklida chiqarilgani kabi xuddi shunday ulushlar shaklida yutiladi deb hisoblansa, fotoeffekt qonunlarini tushuntirish mumkin deb koʻrsatadi. Einsteinning fikricha, yorugʻlik toʻlqinlari energiyasining oqimi uzluksiz boʻlmasdan, balki energiyaning diskret ulushlari oqimi boʻlib, ularni kvantlar yoki fotonlar deyiladi. Einstein (1905) agar Plank taxmin qilganidek yorugʻlik porsiya (kvant) tarzida chiqarilgani kabi xuddi oʻshanday porsiyalar bilan yutiladi degan taxmin kiritilsa, fotoeffektning hamma konuniyatlarini juda oson tushuntirish mumkin deb koʻrsatdi. Einsteinning fikri boʻyicha, elektronning olgan energiyasi, unga pokvant shaklida berilib, elektron energiya kvantini toʻliq ravishda oʻzlashtiradi. Bu energiyaning yef chiqish ishiga teng boʻlgan qismi, elektron jismni tashlab chiqib ketishi uchun sarf boʻladi. Agar elektron sirtning oʻzidan chiqmay, balki biror ichkarilikdan chiqadigan boʻlsa, u vaqtda energiyaning W ga teng boʻlgan qismi moddadagi tasodifiy toʻqnashishlarga sarf boʻlishi mumkin. Energiyaning qolgan qismi moddani tashlab chiqqan elektronning $W_{k}$ kinetik energiyasini yuzaga keltiradi. Agar $W'=0$boʻlsa, $W_{k}$ energiya maksimum boʻladi. Bu holda:

$\omega h={\frac {mv^{2}}{2}}+E_{p}$

munosabat bajarilishi kerak. Bu ifoda Einstein formulasi deb ataladi. Shu yoʻl bilan topilgan h ning qiymati, muvozanatli issiqlik nurlanishining spektral taqsimoti va tormozlanishdagi rentgen spektrining qisqa toʻlqinli chegarasidan topilgan qiymatlariga toʻgʻri keladi. Toʻgʻri chiziqni davom ettirish bilan Uτ oʻqidan kesib olingan ϕ kesma katod yasalgan modda uchun chiqish potensialini beradi.

Einstein nazariyasi ίT toʻyinish tok kuchining tushayotgan Φ yorugʻlik oqimiga proporsionalligini tushuntirib bera oladi. Haqiqatdan ham, yorugʻlik oqimining miqdori sirtga birlik vaqtda tushayotgan yorugʻlik kvantlarining soni bilan aniqlanadi. Shu bilan birgalikda sirtdan chiqqan elektronlarning soni sirtga tushayotgan kvantlar soniga proporsional boʻlishi lozim. Shuni taʼkidlab oʻtmoqchimizki, tajribaning koʻrsatishicha, juda kam sondagi kvantlar oʻz energiyalarini fotoelektronlarga beradi. Qolgan kvantlarning energiyasi, yorugʻlikni yutayotgan moddaning kizishi uchun sarf boʻladi. Biz koʻrib oʻtgan (odatda oddiy fotoeffekt deb ataluvchi) tashqi fotoeffektdan tashqari, shuningdek, dielektrik va yarimoʻtkazgichlarda kuzatiladigan ichki fotoeffekt ham mavjud.

Manbalar

• G.Ahmedova „Atom fizikasi“
• Landsberg „Optika“

Havolalar

• Fotoeffekt haqida qisqacha maʼlumot