Номер 1, страница 134 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

1. Что называют фотоэффектом?

1. Фотоэффект (или фотоэлектрический эффект) — это явление испускания (эмиссии) электронов веществом под действием света или любого другого электромагнитного излучения. Электроны, вылетающие из вещества при фотоэффекте, называют фотоэлектронами.

Это явление является одним из ключевых доказательств корпускулярно-волнового дуализма, так как его можно объяснить только с точки зрения квантовой природы света, т. е. рассматривая свет как поток частиц — фотонов.

Различают несколько видов фотоэффекта:
- Внешний фотоэффект: электроны вырываются с поверхности вещества (обычно металла) в вакуум или газовую среду. Это классический вид фотоэффекта, который обычно и подразумевается под этим термином.
- Внутренний фотоэффект: под действием излучения электроны внутри полупроводника или диэлектрика переходят из валентной зоны в зону проводимости, не покидая при этом само вещество. Это приводит к увеличению концентрации носителей заряда и, как следствие, к увеличению электропроводности (фотопроводимость).
- Вентильный (фотогальванический) эффект: возникновение электродвижущей силы (ЭДС) при освещении контакта двух разных материалов (например, p-n перехода в полупроводниках). Этот эффект используется в солнечных элементах для преобразования световой энергии в электрическую.

Теоретическое объяснение внешнего фотоэффекта было дано Альбертом Эйнштейном в 1905 году. Он предположил, что энергия фотона ($E_{ф}$) целиком поглощается одним электроном. Эта энергия расходуется на преодоление потенциального барьера на поверхности вещества (работа выхода, $A_{вых}$) и на сообщение вылетевшему электрону кинетической энергии ($E_к$). Это соотношение описывается уравнением Эйнштейна для фотоэффекта:

$E_{ф} = A_{вых} + E_{к\;макс}$

Поскольку энергия фотона связана с частотой света $\nu$ через постоянную Планка $\text{h}$ ($E_{ф} = h\nu$), уравнение принимает вид:

$h\nu = A_{вых} + \frac{mv_{макс}^2}{2}$

где $E_{к\;макс}$ и $v_{макс}$ — максимальные кинетическая энергия и скорость фотоэлектрона соответственно, а $\text{m}$ — его масса.

Из уравнения следует существование "красной границы" фотоэффекта — минимальной частоты $\nu_{мин}$ (или максимальной длины волны $\lambda_{красн}$), при которой фотоэффект еще возможен. Это происходит, когда вся энергия фотона уходит только на работу выхода, а кинетическая энергия электрона равна нулю: $h\nu_{мин} = A_{вых}$. Если частота света меньше $\nu_{мин}$, фотоэффект не происходит независимо от интенсивности света.

Ответ: Фотоэффект — это явление испускания электронов веществом под действием электромагнитного излучения. Оно описывается уравнением Эйнштейна $h\nu = A_{вых} + E_{к\;макс}$, согласно которому энергия падающего фотона расходуется на работу выхода электрона из вещества и на сообщение ему кинетической энергии.