Footoni energia võrdub plancki konstandi ja valguslaine sageduse korrutisega. Fotoefekti tekitamiseks on vajalik metallplaat ja valgusallikat. Metallplaat võib olla ühendatud elektroskoobiga. Fotoelektronide kiirus oleneb Fotoefekt on elektronide väljalöömine ainest valguse toimel. Fotoefekti kasutatakse: fotoelemendis(valguse toimel elektri tootmisel), Päikesepatareides, fotosilmades. Kvantfüüsikat uurisid: Albert Einstein ja A.Stoletov A-valguse tehtav töö Punapiir- minimaalne lainepikkus või sagedus, mille korral tekib aines veel fotoefekt. (fp*h=A) Nähtused mida selgitab laineteooria: interferents, difraktsioon, dispersioon, murdumine, peegeldumine. Nähtused, mida selgitab kvantteooria: fotoefekt, valguse rõhk, Comptoni efekt. Valguse dualism seisneb valgusnähtuste kaheses seletamises. Mõningaid nähtusi saab seletada ainult valguse laineteooriaga, teisi ainult valguse kvantteooriaga, kolmandaid aga nii üht- kui teistviisi.
Fotoefekti uurides jõudis Aleksandr Stoletov järeldusteni: 1. Elektronide voo tugevus on võrdeline metallile langeva valgusvooga. 2. Väljalöödud elektronide kineetiline energia sõltub ainult valguse sagedusest, ega sõltu valgusvoost. 3. Kui valguse sagedus on väiksem mingist antud ainele vastavast piirsagedusest (fotoefekti punapiirist), siis fotoefekti ei esine. 5 Fotoefekti punapiir Fotoefekti punapiir näitab igale ainele vastavat lainepikkust, millest pikemad lained ei ole suutelised ainest elektrone vabastama. Enamikel ainetel tekitab fotoefekti UV-valgus, mille lainepikkus jääb vahemikku 5400 nm. Tseesiumil aga nt 680nm.. Tsingil punapiir nt 300 nm 6 Fotoefekti rakendusi Fotoefekti kasutatakse: Automaatikas Telemehaanikas Toodete kvaliteedi kontrollimisel Fotograafias
puuduvad elektrit juhtivad osakesed + G - 2. Einsteini võrrand metallipinnale langeva ja seal neelduva footoni energia (kvandi energia) E kulub elektroni väljalöömiseks metallist (väljumitöö A) ja väljalöödud elektronile kineetilise energia andmiseks. E=h h=A+mv2/2, kus h on Plancki konstant Punapiir Igale metallile on omane max. p, mille puhul tekib fotovool. 3. Valguserõhk Valguse mehaaniline mõju pinnale, millele ta langeb. Footonid langedes mingile pinnale annavad sellele üle oma impulsi. See põhjustab valguse rõhu tekkimis. 4. Comptoni efekt Valguse levimis suuna ja laine pikkuse muutumine põrkumisel elektroniga või teiste elementaar osakestega. 5. Fotogeemililised reaktsioonid Keemilised reaktsioonid, millede kulgemise
1) plancki hüpotees valgus ei kiirgu aatomeist lainena, vaid energiaporstjonite, kvantide kaupa, plancki valem E=hf; 2) footon elektromagnetvälja kvant, mis eksisteerib ainult liikudes(pole seisumassi) ning tõestati fotoefekti abil ja selle kineetiline energia on E=mc2; 3) fotoefekt elektroni väljalöömine metallist valguse toimel, mille tulemusel tekib elektrivool (mida intensiivsem valgus, seda tugevam vool); 4) punapiir piirsagedus, mida fotoefekt tekitada suudab, sellest suurema lainepikkusega või sagedusega valgus enam elektrone vabastada ei suuda (kvantoptikas väikseima sagedusega valgus, mis võib tekitada fotoefekti); 5) stoletovi katse õhutühjas balloonis on 2 elektroodi, valguse toimel katoodist välja löödud elektronid liiguvad anoodile, mis põhjustab fotovoolu, aga muutumatu valguse intensiivsuse puhul oleneb tekkiva voolu tugevus rakendatud pingest.
sagedusest. Aine murdumisnäitaja on seda suurem, mida väiksem on valguse lainepikkus. Punane murdub vähem, sinine rohkem. 4)Fotoefekt- elektronide väljalöömine ainest valguse toimel. Toimub negatiivselt laetud plaadi valgustamisel. Fotoefekti tekkimiseks peab olema footoni energia suurem võrdne elektronide väljumis tööst. Kasutatakse helikinos, ohutustehnikas, metroos, valmistoodangu loendamiseks. 5) Fotoefekti punapiir Iga metalli jaoks eksisteerib mingi kindel minimaalne valguse sagedus, mille korral fotoefekt tekib. Sõltub ainest. 6) Iga footon lööb välja ühe elektroni. Mida inteniivsem valgus, seda rohkem footonied on ja rohkem elektrone lüüakse välja. Mida rohkem elektrone liigub, seda tugevam vool. 7) Kui suure energia ainest välja löödud elektron saab, sõltub E-st, aga E sõltub sagedusest. Järelikult Kui suure energia elektron saab, sõltub valguse sagedusest. Footon on valguse osake
Fotoefekti põhiseadused on, et valguse poolt välja löödud elektronide arv on võrdeline valguse intensiivsusega, valguse poolt välja löödud elektronide hulk sõltub valguse sagedusest, Plancki konstandi (6,6 · 10 -34 J/s) ja valguse sageduse korrutis (energia) võrdub punapiirile vastava energia ja kineetilise energia summaga (hf = A + Ek) ning (kvandi)energia E on suurem või võrdne väljumistööst A. Lõplikult lüüakse elektronid minema vaid negatiivelt laetud ainest. Fotoefekti punapiir on selline lainepikkus, millest pikemaid lained ei ole suutelised ainest elektrone vabastama. Mida suurem on katoodile langeva valguse intensiivsus I, seda suurem on küllastusvool ehk vool, mis mingi pinge väärtusest enam ei muutu. Fotoefektil töötavaid seadmeid kasutatakse automaatikas (valgustuses, detailide loendamises) ja telemehaanikas (elektritakistuse vähendamisega), toodete kvaliteedi kontrollimisel, valguse
q Kui valgustada positiivselt laetud ainet, ei muutu midagi q Kui valgustada negatiivselt laetud ainet, siis laeng väheneb FOTOEFEKT · Kui panna valguse ette klaas, siis ei löö see elektrone välja ka negatiivselt laetud ainest. · Sellest annab järeldada, et fotoefekt toimub ainult lühikestel lainepikkustel. · Enamikel ainetel tekitab fotoefekti violetne, sinine ja ultravalgus, aga punane ei tekita. · Sellest tuleb nimetus fotoefekti punapiir. · Punapiir suurim lainepikkus, mille korral veel tekib fotoefekt. · I Valguse poolt väljalöödud elektronide kineetiline energia ei sõltu valguse intentsiivsusest vaid kiirguse sagedusest. · II Fotoefekti punapiir oleneb elektroodi materjalist. · III Küllastusvool on võrdeline elektroodidele langeva valgusvooga Seaduspärasused · Fotoefekti teooria seletas A. Einstein ·
jooksul muutumatu faaside vahe. Difraktsioon valguslainete paindumine tõkete taha. Tingimus: Lainepikkus peab olema suurem eseme mõõtmetest. 3. Valguse kvantiseloomuga on seletatavad fotoefekt ja valguse rõhk. 4. Fotoefekt elektronide väljalöömine ainest valguse toimel. Footoni energia peab olema suurem või võrdne elektroni väljumistööga EA H*fmin A fm =A/h fotoefekti kasutatakse videolintides, ohutustehnikas, metroos, toodangu lugemiseks. 5. Punapiir ainele omane max või fmin, mille puhul tekib fotovool. Punapiir sõltub ainest. A c h max= f min fmin= 6. Valguse intensiivsus on seda suurem, mida rohkem on valguvihus footoneid ja mida rohkem langeb neid ühes sekundis pinnaühikule. Intensiivsus määrab ära ainest eraldinud elektronide arvu ja seega ka voolutugevuse. 7. Ainest välja löödud elektronide energia sõltub sagedusest. E=A+K ............................ 8
aineks tuleb valida metall, sest sellel on "vabu elektrone" Tsinkplaadi negatiivne laeng väheneb Asetame valgusvihu vahele klaasi MIS JUHTUB? Tsinkplaadi laeng enam ei muutu MIKS? Põhjus on selles, et klaas neelab suurema sagedusega (lühema lainepikkusega) valgust Siit järeldus:MITTE IGASUGUNE VALGUS EI TEKITA FOTOEFEKTI. Fotoefekt Enamike ainete puhul tekitab fotoefekti ultravalgus (violetne ja sinine) Fotoefekti ei tekita punane valgus. Siit tuleneb mõiste FOTOEFEKTI PUNAPIIR. Kui välja löödud elektron ei saa piisavat energiat tõmmatakse ta ainesse tagasi FOTOEFEKTI PUNAPIIR suurim lainepikkus, mille puhul veel tekib fotoefekt Fotoefekti seaduspärasused: I seadus: Kiirguse poolt väljalöödud elektronide maksimaalne kineetiline energia ei sõltu kiirguse intensiivsusest vaid sõltub kiirguse sagedusest (lainepikkusest) ja elektroodi materjalist II seadus : Fotoefekti punapiir sõltub ainult elektroodi materjalist ega sõltu kiirguse intensiivsusest.
Fotoefekti uurides jõudis Aleksandr Stoletov :järeldusteni 1. Elektronide voo tugevus on võrdeline metallile langeva valgusvooga. 2. Väljalöödud elektronide kineetiline energia sõltub ainult valguse sagedusest, ega sõltu valgusvoost. 3. Kui valguse sagedus on väiksem mingist antud ainele vastavast piirsagedusest (fotoefekti punapiirist), siis fotoefekti ei esine. *FOTOEFEKTI SEADUSPÄRASUSED Fotoefekti punapiir näitab igale ainele vastavat lainepikkust, millest pikemad lained ei ole . suutelised ainest elektrone vabastama Enamikel ainetel tekitab fotoefekti UV-valgus, .mille lainepikkus jääb vahemikku 5–400 nm Tseesiumil aga nt 680nm.. Tsingil punapiir nt 300 nm *FOTOEFEKTI PUNAPIIR
Kui minna spektrist punase värvuse suunas, seda hõredamaks jääb elektronide ning kiirus muutub aeglasemaks. 3. Fotoefekt sõltub materjalist, materjali vabade elektronide hulgast, sest mida rohkem on vabu elektrone seda lihtsam on neid ainest lahti lüüa. Tihedus, elektronide arv on erinev. 4. TABEL Elektronide kineetiline energia lainepikkusel ... Metall Fotoefekti Väljumistöö punapiir, J 500 nm 400 nm 300 nm 200 nm nm Naatrium 539 3.6x10^-19 0,4x10^-19 1,4x10^-19 3,0x10^-19 6,3x10^-19 Tsink 288 6.8x10^-19 0 0 0 3,1x10^-19 Vask 263 7.5x10^-19 0 0 0 2,4x10^-19 Plaatina 196 1.01x10^-18 0 0 0 0
4. Milline on fotoefekti teooria, põhivalem, tähised valemis? Ainele langeva footoni energia mõjul tuuakse elektron pinnale ja antakse talle kineetiline energia. hf-footoni energia [J], Ek-kineetiline energia[J] (E= hf , Ek= mv2/2) hf = A + Ek A-väljumistöö [J] 5. Sõnasta fotoefekti mitte toimumise tingimus? Fotoefekt ei toimu, kui väljumistöö on suurem kui footoni energia. (hf < A) 6. Mis on fotoefekti korral punapiir? Punapiir on väikseim sagedus, mille korral toimub fotoefekt. 7. Mis on footon ja nimeta tema omadused? Footon on valgusosake e valguskvant. Omadused: *omab energiat. *ei ole seisumassi on alati liikumises valgusega kiirusega 300 000 km/s. *omab impulssi 8. Kuidas selgitada valguse rõhu olemust? Valguse rõhk tekib footonite langemisel aine pinnale. Footonid mõjutavad pinda oma impulsiga. 9. Milles seisneb Comptoni efekt?
Vedeliku või gaasi laminaarset voolamist võib kujutleda paljude õhukeste vedelikukihtide libisemisena üksteise peal. Need kihid ei segune. Reynoldsi arv (lühendatult Re) on vedelike ja gaaside voolamise laadi (laminaarne või turbulentne) määrav dimensioonita suurus[1]. Arv saadakse fluidumi[2] (vedeliku-, gaasiosakesele) mõjuva inertsjõu jagamisel kujumuutust takistavate jõududega. Arv on nimetatud Osborne Reynoldsi järgi, kes esitas selle 1883. aastal. 3. Fotoefekti punapiir j apunapiiri määramise tingimus Punapiir on kvantoptikas väikseima sagedusega valgus, mis võib tekitada fotoefekti ehk tõrjuda ainest välja elektroni. F=A/h kus f-punapiiri sagedus, millest väiksema sagedusega valgus ei tekita fotoefekti; A-elektroni väljumistöö; h-Plancki konstant 4. Transformaator Transformaator ehk trafo on elektromagnetilisel induktsioonil põhinev staatiline (liikuvosadeta) energiamuundur, mis võimaldab muuta vahelduvpinget ja
Fotoefekti tekitamiseks peab footon elektroni ainest vabastama. Footon peab tegema tööd aine positiivsete ioonide tõmbejõudude ületamiseks, seda nim väljumistööks. A- väljumistöö on võrdne vähima energia hulgaga, et elektroni ainest välja viia. Mv ruut / 2 kineetiline energia, et elektroni aine pinnalt eemaldada. Fotoefekt esineb ainult siis, kui hf > A. 1 kvant lööb välja 1 elektroni. 6. Mis on fotoefekti punapiir? Piirsagedust või lainepikkust, mille puhul footoni energia on võrdne elektroni väljumistööga, nimetatakse fotoefekti punapiiriks. Fminimaalne on valguse sagedus, mille puhul fotoefekt toimub, on leitav : Hfmin= A, fmin = A/h C= fmin * lambda max. => Lambda max = c/fmin Lambda max on langeva valguse max lainepikkus, mille korral fotoefekt veel toimub. Lambda max = hc/A, (lambdamax)(fmin) = fotoefekti punapiir. Erinevatel ainetel erinev. 7.
Tänu tekkinud laetud osakestele tekkibki fotovool I f If 0, +U sd Väljalennanud elektronide energia suureneb valguse sageduse suurenedes ja ei sõltu valguse energiast. · Väljalennanud elektronide arv suureneb valguse intensiivsuse suurenedes. · Fotovool ei tekki igasuguse lainepikkusega valguse puhul. Alates punapiirist voolu ei teki. Punapiir max laine pikkus millepuhul suudab valgus ainest elektrone välja lüüa. · Fotovoolu tugevus (If) sõltub rakendatud pingest (U) ja valguse intensiivsusest (I) · Fotovoolu sõltuvus pingest kaob alates teatud pingest tekkib fotovoolu küllastus (kõik e- jõuavad anoodile) · Nõrk fotovool on olemas ka pinge puudumisel (kaob, kui rakendatakse vastu pinge) 2 If I3 Graafik näitab, et teatud pinge juures
Valem E=h*f kus E valgusosakeste energia, f- valguse sagedus h Plancki konstant (h=6,62*10 -34J*s). üldiselt jääb valgusosakeste mass suurusjärku 10-36 kg. fotoefekti uuris põhjalikult Albert Einstein. Tema m0∗v 2 fotoefekti valem: h*f=A+ 2 . h*f=A+Ek kus h Plancki konstant, f valguse sagedus, A elektroni väljumistöö, m0 elektroni mass, v elektroni kiirus, E k elektroni kineetiline energia. Punapiir- mida suurem on valguse sagedus seda suurema energiaga e suurema kiirusega lendavad elektronid ainest välja. Vastupidisel juhul kui sagedus väheneb on võimalik leida piirsagedust millal algab fotoefekt antud aine korral f p =A/h. Sellest sagedusest alates algab antud aine fotoefekt. Enamus ainetel punase valguse vahemikus- nimetus punapiir. Fotoefekti näited ja kasutamine- jaotatakse kaheks, väline fotoefekt ja sisene fotoefekt
välja elektrone. Fotoefekt on võimalik vaid siis, kui footoni energiast piisab elektroni kättesaamiseks metalli pinnast. Matemaatiliselt kirjeldab fotoefekti Einsteini valem, mis ütleb, et footoni energia fotoefekti korral kulub: 1) väljumistööks A, st energiaks, mis kulub elektroni kättesaamiseks metalli pinnast, 2) elektronile kineetilise energia andmiseks ehk tema minemakihutamiseks metalli pinna lähedusest. 7 Mis on fotoefekti punapiir, mitte sinipiir, rohepiir või mingit muud „värvi“ piir? – Fotoefekti punapiir tähendab minimaalset footoni võnkesagedust, mille puhul fotoefekt antud metalli korral veel võimalik on. 8 Kirjelda, kuidas vesiniku aatomid kiirgavad nähtavat valgust? – Kui rakendada vesinikule kõrgepingeline elekriväli, hakkab vesinik kiirgama nähtavat valgust, infravalgust ja ultravalgust. Need valgused pole pidevad, nad koosnevad üksikutest
I anoodi poole. Tänu tekkinud laetud osakestele tekkibki fotovool f If 0, +U sd Väljalennanud elektronide energia suureneb valguse sageduse suurenedes ja ei sõltu valguse energiast. · Väljalennanud elektronide arv suureneb valguse intensiivsuse suurenedes. · Fotovool ei tekki igasuguse lainepikkusega valguse puhul. Alates punapiirist voolu ei teki. Punapiir maksimum laine pikkus millepuhul suudab valgus ainest elektrone välja lüüa. · Fotovoolu tugevus (If) sõltub rakendatud pingest (U) ja valguse intensiivsusest (I) · Fotovoolu sõltuvus pingest kaob alates teatud pingest tekkib fotovoolu küllastus (kõik e- jõuavad anoodile) · Nõrk fotovool on olemas ka pinge puudumisel (kaob, kui rakendatakse vastu pinge) Fotoefektile andis seletuse A.Einstein 1905 a.Einstein täiendades Plancki senist
valguslaineid aine neelab. 10.Mis on spektriaal analüüs? Spektraal analüüsiks nimetatakse aine keemilise koostise kindlaks tegemist, kiirgus- või neeldumisspektri järgi. 11.Mis on fotoefekt? Fotoefektiks nimetatakse elektronide väljalöömist ainest valguse toimel. 12.Plancki hüpotees? +valem Planck väitis, et valgus ei kiirgu aatomist lainetena, vaid energiaportsjonite kaupa ehk kvantide kaupa. E=h*f 13.Mis on fotoefekti punapiir? Fotoefekti punapiir on lainepikkus, millest pikemad lained ei ole suutelised ainest elektrone väljalööma. 14.Einsteini fotoefekti käsitlus? +valem mv 2 Einstein väitis, et valguskvant saab neelduda, vaid tervikuna hf = A + 2 15. Mis on fotoelement? Fotoelemendis tekib valguse toimel elektrivool või muudetakse valguse energia elektrienergiaks. 16
Fotoefektiks nim. elektronide "väljalöömist" ainest valguse toimel FOTOEFEKTI PUNAPIIR suurim lainepikkus, mille puhul veel tekib fotoefekt I seadus: Kiirguse poolt väljalöödud elektronide maksimaalne kineetiline energia ei sõltu kiirguse intensiivsusest II seadus: Fotoefekti punapiir sõltub ainult elektroodi materjalist ega sõltu kiirguse intensiivsusest III seadus:Küllastusvool on võrdeline elektroodile langeva valgusvooga Väljumistöö on alati võrdne vähima energiahulgaga, mis on vajalik elektroni ainest välja viimiseks, ltu kiirguse intensiivsusest vaid sõltub kiirguse sagedusest (lainepikkusest) ja elektroodi materjalist nsiivsusest ja viimiseks, kromosoomid on pärilike tunnuste kandjad genoomid geenide kogum fenotüüp ühe isendi kõik tunnused
ja seega ka voolutugevuse. 15. Milline on energiajaotus fotoefekti korral? Fotoefekti võrrand. - Väljumistöö, kineetilise energia andmiseks ehk (h x f) - hf= A + mv2 / 2 16. Kas alati tekib fotoefekt kui valgustada metalli pinda? Millest see sõltub? - Ei teki, sõltub sellest millise valgusega on tegu. - Ultravalgus ja violetne tekitavad hästi enamasti, punane aga peaaegu üldse mitte. - See sõltub punapiirist, pikemad lained ei ole suutelised ainest elektrone vabastama. 17. Mis on punapiir? - Sagesuse seisukohast: Mida väiksem on valguse sagedus seda halvemini vabanevad elektronid. - Lainepikkuse seisukohast: Mida pikemad lained seda halvemini vabanevad elektronid. - Fp= A/h 18. Kas elektronide kiirus sõltub kasutatava vaguse intensiivsusest? Miks? - Jah, sõtub. Mida intensiivsem on valgus, seda kiiremini elektronid eralduvad. 19. Kas fotoelektronide kiirus sõltub kasutatava valguse intensiivsusest? Miks? - Ei sõltu. Fotoelektronidel on oma kiirus, mis ei ole mõjutatav
toimel 3)plaat negatiivselt, laeng kaob valguse toimel 4)negatiivselt plaadi ette klaas, laeng ei kao. Stoletov´i katse mõõdeti fotovoolu tugevust pingest. F seaduspärasused: 1)küllastusvoolu tugevus oleneb katoodile langeva valguse intensiivsusest 2) fotoelektronide kiirus oleneb valguse sagedusest; mida suurem valguse sagedus, seda suurem elektronide kineetiline energia. 3)iga metalli jaoks esineb valguse sageduse pii, punapiir, millest väiksema sagedusega valgus ei põhjusta enam fotoefekti; sel juhul läheb valgusenergia vaid metalli soojenemisele. Küllastusvool pingest sõltumatu voolutugevus, mille korral kõik katoodil väljalöödud elektronid jõuavad anoodile. Oleneb valguse tugevusest. Energiakvant: Max Planck. Footon valgusosake. E=h*f E=Av+K Omadused: levimisekiirus 300 000 km/s, seisumassi pole, elektrilaeng 0, impulss h*f/c. Valgus avaldab rõhku pinnale. Valguse dualism valgus käitub osa
(E=h*f) (E=energia, f=footoni sagedus) Fotoefekt- on elektronide eraldumine ainest valguse toimel Fotoefekti võrrand - (h=Plancki konstant, f- valguse sagedus, A- väljumistöö, m- elektroni mass ja v- vabanenud elektroni kiirus) Elektronide Väljumistöö-nim elektronide väljumistöö on minimaalne footoni energia, mis antud aines kutsub esile fotoefekti. Fotoefekti punapiir- on minimaalne footoni sagedus, mis kutsub esile fotoefekti(Võib defineerida ka minimaalse sagedusena, mis on võimeline fotoefekti esile kutsuma. Seega tekib fotoefekt siis kui pealelangeva valguse sagedus on suurem või võrdne punapiirile vastava sagedusega) Fotoefekti rakendused- 1. vanaaegses fotograafias, 2. laserid ( ka meditsiinis ja lõpetades cd ja dvd-mängijatega 4. päikesepaneelid 5. fotoaparaatide sensorid
keelutsooni laiuse. Sisefotoefekti kirjeldavad põhimõisted on fotojuhtivus ja fotogalvaaniline efekt. Sisemises liiguvad footonid aine sees, aga välisel tulevad ainest välja. Kui footonite energia on piisav tekitamaks juhtivuselektrone, mis suudavad ületada energiabarjääri ning ainest väljuda, ilmneb fotoemissioon ehk välisfotoefekt. Välisfotoefekt on omane metallidele. fotoefekti punapiir – määrab ära suurima lainepikkuse, millest pikemad lained ei ole suutelised ainest elektrone vabastama. Valguskvant saab aines neelduda vaid tervikuna. elektronvolt – energia mõõtühik. aatomi põhiolek - Põhiolek on süsteemi seisund, milles süsteemil on minimaalne võimalik energia. Süsteemilt ei ole võimalik energiat rohkem ära võtta ilma süsteemi lõhkumata või muutmata.
Erinevalt teistest ainetest pole footonil seisumassi. E=m*c ruudus. 38. Fotoefekt- nimetatakse elektronide “väljalöömist” ainest valguse toimel. Tavafoto pildistamisel lähtume geomeetrilise optika põhiseadusest -- valguse sirgjoonelisest levimisest. Objektilt lähtuvad valguskiired juhitakse fotoaparaadi objektiivi abil filmilindile, kuhu jäädvustub varjatud kujutis. Film töödeldakse ja saadakse tasapinnalised fotod. 39. Punapiir. Punapiir on kvantoptikas väikseima sagedusega valgus, mis võib tekitada fotoefekti ehk tõrjuda ainest välja elektroni. f=A/h. Fotoefekti punapiir on selline lainepikkus, millest pikemaid lained ei ole suutelised ainest elektrone vabastama. 40. Dispersioon, selle seaduspära. Aine absoluutse murdumisnäitaja sõltuvus valguse lainepikkusest või sagedusest. Mida väiksem valguse lainepikkus, seda suurem murdumisnäitaja. 41. Millal ja kuidas tekib vikerkaar?
valgusena. Neid portse nim footoniteks. 6. Mis tingimusel on valguse täielik peegeldus? Piirdenurk, valem, joonis? 7. Kuidas joonestada läätse läbitavate valguskiirte käiku, joonis konstrueerida. Millised kiired on kasutusel? 8. 5cm kaugusel läätse ees asub küünal, 50cm läätse taga oleval ekraanil on küünlaleegi terav kujutis. Kui suur on läätse fookuskaugus? Joonis. 9. Mis on fotoefekt? Punapiir ja ühik? Fotoefekt Elektroni eraldumine aatomist. Esineb siis kui juurde antud energia on suurem, kui ergastumiseks tarvis. Punapiir teatud lainepikkusest lühem lainepikkus/sagedus, mille puhul fotoefekt aset leiab. Ühikud on nii lainepikkuse kui ka energia omad. Dzaulid J või hetsides Hz 10. Kuidas saaks arvutada valguse lainepikkuste sagedust, kui kvandienergia on teada? f=E/h 11
1.)Planck selgitas,et valgus kiirgab portsjonite e kvantide kaupa.Footoni energia määravad Plancki konstant ja sagedus. Plancki konstant h=6,6*10-34J*s. 2.)Väljumustöö on võrdne vähima energiahulgaga ,et elektroni ainest välja viia.Punapiir on valgus piir,millest A=h*fp,punapiir. 3.)Sisemise fotoefekti nähtuse leiame päikeseenergiast toituvates plaatides või päikesepatareides. 4.)Punast valgust kasutatakse foto laboratooriumis,sest see ei riku negatiivi.Punase valguse footoni mass on väiksem kui teistel valgustel. 5.)Footoni ja elektroni sarnasused:mõlemad liiguvad väga kiiresti,saab kirjeldada lainetena silmale nähtamatud. 6.)Footonil puudub seisumass. 7.)a-kvantteooria,b-lainet,c-kvant,d-laine-ja kvant,e-lainet 8.)Antud:E=5*10-19J,c=3*108m/s,m=
Fotoefekt Kordamine Plancki hüpotees: Valgus ei kiirgu aatomeist lainena, vaid energiaportsjonite, kvantide kaupa. Plancki valem: E=h*f E=Valgusosakese(footoni) energia h=Konstant/6,6*10-34 J*s f=Sagedus Footon on elektromagnetvälja kvant. Valgust saab kirjeldada lisaks lainele ka osakesena footonina. Fotoefektiks nimetatakse elektronide väljumist ainest valguse toimel. Fotoefekti punapiir on selline lainepikkus, millest pikema lainepikkusega valgus ei ole suuteline ainest elektrone vabastama. Õhutühja ballooni on paigaldatud katood ja anood. Nendevahelist pinget saab mõõta ja muuta. Valguse toimel katoodidest väljalöödud fotoelektronid liiguvad anoodidele, mis põhjustab fotovoolu tekkimise. Voolutugevus sõltub rakendatud pingest. Pinge suurenedes voolutugevus kasvab. Küllastunud vool tekib siis, kui kõik katoodidest väljunud elektronid jõuavad anoodile.
Lainepikkus-lähim teekond samas võnkefaasis oleva kahe punkti vahel Monokromaatne valgus-sama lainepikkusega valguslainetest Laine periood T-aeg, mille jooksul valguse läbib ühe lainepikkuse Laine sagedus f-valguslaine täisvõngete arv ajaühikus Laine faas-määrab laine võnkeseisundi antud ajahetkel(siinusfunktsiooni argument) Lainefront-pind või joon, mis eraldab keskkonna, kuhu laine pole veel sattunud, keskkonnast, mille laine on läbinud Difraktsioon-lainete paindumine tõkete taha Interferents-lainete liitumine, mille tulemusel lained kas nõrgendavad või tugevdavad teineteist Koherentsed valgusallikad-valgusallikad, mille võnkesagedused on võrdsed ja faaside vahe jääv. Koherentsed lained-lained, mille võnkesagedus on võrdne ja faaside vahe jääv Valguskiir valguse levimise suunda näitav joon Valguse sirgjoonelise levimise seadus valgus levib ühtlases keskkonnas sirgjoonelilselt Murdumine-laine levimissuuna muutumine Murdumisseadus- ...
h Plancki konstant (h = 6,62 10 -34 Js) 48. Mida nimetatakse fotoefektiks? Fotoefekt on elektroni väljalöömine ainest valguse mõjul. Tulemusena tekib fotovool (elektrivool). Fotoefekti põhjus: valguse toime ainele, footonite poolt antav energia elektronidele (elektronid neelavad footoneid). 49. Mida nimetatakse väljumistööks? Väljumistöö on footonite poolt tehtav töö elektronide väljalöömisel aine pinnast (tähistatakse tähega A) 50. Mis on fotoefekti punapiir? Fotoefekti punapiir on piirsagedus või lainepikkus, mille puhul footoni energia on võrdne elektroni väljumistööga. Sellest väiksema sageduse korral fotoefekti ei toimu. 51. Mida näitab antud valem? mv 2 hf = A + 2 Footoni energia kulub aine elektronile kineetilise energia ja väljumistöö andmiseks.
Millega tegeleb kvantfüüsika/optika? Valgusnähtuste seletamisega, mida laineteooria ei seleta.FOTOEFEKT elektronide ,,väljalöömine" ainest valguse toimel.Millal tekib fotoefekt? Valgus vabastab metallist elektrone. Footoni energia võrdub Plancki konstandi (h=6,6x Jxs) ja sageduse (f) korrutisega. E=hfFotoelektronide kiirus sõltub rakendatud pingest. FOOTON valguse kvant PUNAPIIR fotoefekti ei tekita punane valgus. / Suurim lainepikkus mille puhul veel fotoefekt tekib.Fotoefekti valem Plancki konstandi (h=6,6x Jxs) ja sagedus (f) on võrdeline väljumistöö (A) ja massi (m) kiiruse ruudu ( ) poolkorrutisega. Fotoefekti kasutus detailide loendamine, konveierites, metroos, kino, fotograafia, TV, automaatika. Valguse dualism seisneb valgusnähtuste kaheses seletamises
Heiti Aarna 2008 Kvantoptika kus h f on valguskvandi energia, h Plancki konstant, f me v 2 valgusvõnkumiste sagedus, A väljumistöö, - metallist 2 väljalöödud elektroni kineetiline energia. Fotoefekti ,,punapiir": h fp = A, kus fp on ,,punapiirile" vastav valgusvõnkumiste sagedus, väljalöödud me v 2 elektronil kineetiline energia puudub ( = 0 ), kogu footoni energia 2 kulub elektroni väljalöömiseks metallist. Miks ei ole fotoefektil esinevaid seaduspärasusi (eelkõige ,,punapiiri" olemasolu) võimalik mõista valguse lainelise olemuse alusel?
h Plancki konstant (h = 6,62 10 -34 Js) 48. Mida nimetatakse fotoefektiks? Fotoefekt on elektroni väljalöömine ainest valguse mõjul. Tulemusena tekib fotovool (elektrivool). Fotoefekti põhjus: valguse toime ainele, footonite poolt antav energia elektronidele (elektronid neelavad footoneid). 49. Mida nimetatakse väljumistööks? Väljumistöö on footonite poolt tehtav töö elektronide väljalöömisel aine pinnast (tähistatakse tähega A) 50. Mis on fotoefekti punapiir? Fotoefekti punapiir on piirsagedus või lainepikkus, mille puhul footoni energia on võrdne elektroni väljumistööga. Sellest väiksema sageduse korral fotoefekti ei toimu. ©anmet.ptg 2007 7 Füüsika 11. klassile __________________________________________________________________________ 51. Mida näitab antud valem?
h Plancki konstant (h = 6,62 10 -34 Js) 48. Mida nimetatakse fotoefektiks? Fotoefekt on elektroni väljalöömine ainest valguse mõjul. Tulemusena tekib fotovool (elektrivool). Fotoefekti põhjus: valguse toime ainele, footonite poolt antav energia elektronidele (elektronid neelavad footoneid). 49. Mida nimetatakse väljumistööks? Väljumistöö on footonite poolt tehtav töö elektronide väljalöömisel aine pinnast (tähistatakse tähega A) 50. Mis on fotoefekti punapiir? Fotoefekti punapiir on piirsagedus või lainepikkus, mille puhul footoni energia on võrdne elektroni väljumistööga. Sellest väiksema sageduse korral fotoefekti ei toimu. ©anmet.ptg 2007 7 Füüsika 11. klassile __________________________________________________________________________ 51. Mida näitab antud valem?
Seda kiirgavad väga kõrge temperatuuriga kehad. Infravalgus on nähtavast valgusest pikema lainepikkusega elektromagnetlained. Seda kiirgavad kõik kehad, mille temperatuur on ümbritsevast keskkonnast kõrgem. 36. Plancki hüpotees? Valgus ei kiirgu aatomist lainena, vaid energiaportsionite ehk kvantide kaupa. 37. Mis on footon? Footon on valguseosakene ning sellel ei ole seisumassi, see tähendab, et ta ei saa eksisteerida paigalolekus. 38. Fotoefekt ja selle punapiir? Fotoefekt on nähtus, kus elektrone lüüakse ainest välja valguse toimel. Selle punapiir on lainepikkus, millest pikemad lained ei suuda antud aines fotoefekti tekitada. 39. Dispersioon ja selle seaduspära? Murdumisnäitaja sõltuvus valguse lainepikkusest. Mida suurem on lainepikkus, seda vähem ta murdub. 40. Millal ja kuidas tekib vikerkaar? Vikerkaar tekib siis, kui kusagil sajab vihka ja päike paistab. Päike peab olema horisondist alla 42°
Seda kiirgavad väga kõrge temperatuuriga kehad. Infravalgus on nähtavast valgusest pikema lainepikkusega elektromagnetlained. Seda kiirgavad kõik kehad, mille temperatuur on ümbritsevast keskkonnast kõrgem. 36. Plancki hüpotees? Valgus ei kiirgu aatomist lainena, vaid energiaportsionite ehk kvantide kaupa. 37. Mis on footon? Footon on valguseosakene ning sellel ei ole seisumassi, see tähendab, et ta ei saa eksisteerida paigalolekus. 38. Fotoefekt ja selle punapiir? Fotoefekt on nähtus, kus elektrone lüüakse ainest välja valguse toimel. Selle punapiir on lainepikkus, millest pikemad lained ei suuda antud aines fotoefekti tekitada. 39. Dispersioon ja selle seaduspära? Murdumisnäitaja sõltuvus valguse lainepikkusest. Mida suurem on lainepikkus, seda vähem ta murdub. 40. Millal ja kuidas tekib vikerkaar? Vikerkaar tekib siis, kui kusagil sajab vihka ja päike paistab. Päike peab olema horisondist alla 42°
Kordamine - kvantoptika 1. ,,E" tähistab footoni energiat, ,,h" Plancki konstanti ja ,,f" valguskvandi sagedust. Planck'i konstant (tähis h) on füüsikaline konstant kvantmehaanikas, mis iseloomustab kvantide suurust. 2. Fotoefektiks nimetatakse elektronide väljalöömist ainest (metallist, pooljuhist) valguse toimel. 3. Fotoefekti punapiir piirsagedus või lainepikkus, mille puhul footoni energia on võrdne elektorni väljumistööga. Sellest väiksema sageduse korral fotoefekti ei toimu. Pikemate lainete (spektri punases osas) juures ei jätku kvandi energiast elektroni ainest välja löömiseks ja fotoefekti ei teki, siis nimetus kas punane piir või pikalaineline piir. 4. hf = A + mv2/2, kus h on pealelangeva valguse sagedus, kokku hf on valguskvandi
Galvanomeeter registreeris valguse poolt tekitatud fotovoolu 5. Stoletov leidis ekperimendist olulised järeldused a) kõige paremini tekitav fotovoolu UV kiirgus b)fotovoolu tugevus sõltub kondensaatori negativse pooluse valgustusega c) valguse mõjul vabanevad negatiivsed laengud (hiljem tõestasid P.Lenardi ja J.Thompsoni katsed 1899, et nendeks on elektronid) 1. 19.sajandi lõpul uuriti fotoefekti väga põhjulikult, avastati nn punapiir st max lainepikkus, millal veel fotoefekti saab kindlast ainest esile kutsuda ja rvutati fotoelektronide kiirus. Ülesandekogus on antud elektroni väljumistööd (selle ainest välja löömiseks vajalik energia) mitme aine kohta: Hõbe - 4,7 eV kaalium - 2,22 eV kaltsiumoksiid -2eV liitium -2,38 eV Naatrium -2,28 eV tseesium -1,94 eV tsink - 4,27 eV volfram - 4,34 eV 1eV = 1,6*10-19C*V= 1,6*10-19J
1) laineteooria valgus on elektromagnetiline laine *interferents *difraktsioon *dispersioon *murdumine *peegeldumine 2) kvantteooria valgus on osakeste voog *fotoefekt *Comptoni efekt *valguse rõhk 2. Mõisted Fotoefekt nähtus, kui kiirgus või valgus lööb ainest välja elektrone. Footon e kvant on valgusosake, mis kannab kaasas energiat. Punapiir on minimaalne sagedus, mille korral tekib fotoefekt. Väljumistöö on energia, mis tuleb anda elektronile, et see metallist välja lüüa. Comptoni efekt röntgeni ja gammakiirguse lainepikkus suureneb hajumisel vabadelt elektronidelt. 3. Fotoefekti tekkimise tingimus Footoni energiast peab jätkuma elektroni väljalöömiseks. E A H*fmin A fm =A/h 4. Energia jäävuse seadus fotoefekti kohta
Gaasilised ained madalal rõhul. Neeldumisspekter on kiirgusspektri ,,negatiiv" st gaas neelab samadel lainepikkustel, mis ta kõrgel temperatuuril kiirgab. (?) Spektraalanalüüsiks nimetatakse aine keemilise koostise kindlaks tegemist spektrist saadud info arvel. Planck'i hüpotees ütleb, et valgus ei kiirgu aatomeist lainena, vaid energiaportsjonite, kvantide kaupa. Fotoefektiks nimetatakse elektronide väljalöömist ainest valguse toimel. Fotoefekti punapiir on selline lainepikkus, millest pikemad lained ei ole suutelised ainest elektroni vabastama. Einsteini fotoefekti teoori järgi valgus kant saab neelduda ainult tervikuna. Neeldunud fotoenergia kulub tõmbe jõudude ületamiseks ja elektronile kineetilise jõu andmiseks. Väljumistööks nimetatakse vähimat energiahulka, mis on vajalik elektroni ainest väljaviimiseks. Fotoelemendis tekib valguse toimel elektrivool või muudetakse valguse energia elektrienergiaks.
Kordamine: mikromaailma füüsika 1. Planki hüpotees- elektromagnetlained kiirguvad ja neelduvad vaid kvantide kaupa. E=h(6,62*10-3Js)*f(sagedus Hz) 2. Kvant ehk footon- valgusosake (m=hf/c2) 3. Fotoefekt- elektronid väljalöömine ainest valguse mõjul. Laadides tsinkplaati negatiivselt siis elektroskoop tühjeneb valguse mõjul lüües pinnast elektrone, kui positiivselt ja klaasi ettepanekul ei tühjene. 4. Fotoefekti punapiir- sagedus fmin, mille korral võib tekkida efekt (f(sagedus)=A(väljusitöö)/h) 5. Aatomi ehitust- koosneb positiivse laenguga elektrilaenguga tuumast, mida ümbritseb negatiivne elektronkest. Prootonid, neutronid ja elektrorid. 6. Bohri aatomimudel- *elektronid liiguvad aatomis ainult kindlal orbiidil. *elektroni üleminekul ühelt orbiidilt teisele, aatom kiirgab ja neelab valgust kvantides. 7. De Broglie hüpotees- kõigil osakestel on lainelised omadused. 8
(Valguskvant- jagamatu energiaportsjon, mida keha neelab või kiirgab). Footonienergia on võrdeline elektromagnetlaine võnkesagedusega. E= hf; E= h (h= Plancki konstant= 6,62* 10 astmel -34 J*s) Fotoefekti võrrand- hf=A+ Ek(A- väljumistöö; Ek- kineetiline energia; Ek= mv2(ruudus, mitte korda kaks) : 2) Fotoefekti seadused- elektronide maksimaalne kineetiline energia sõltub pealelanguva valguse sagedusest, kuid ei sõltu intensiivsusest; igal ainel on olemas fotoefekti punapiir ehk lainepikkus, millest suurema lainepikkusega valguse korral fotoefekti ei teki; metalli pinnast välja löödud elektronide arv on võrdeline valguse intensiivsusega. Valguse dualistlik käsitlus- valgus on osakeste ehk footonite voog ja elektromagnetlaine samaaegselt. Laineteooriaga seletatakse järgmisi valguse nähtusi: difraktsioon, interferents, murdumine ja dispersioon. Ülesannete jaoks erinevaid valemeid, mis mul vihikus oli: Ef (all väiksena) = A+Ek (all väiksena)
peateljega. fotoefekt - elektronide väljalöömine ainest valguse mõjul - Einsteini võrrand: hf = A + mv2/2 - Sisemine: Valgus lööb vaid aatomist elektrone välja, aga ainest mitte. - Välimine: Valgus lööb ainest elektrone välja. punapiir lainepikkus, millest pikemad lained ei ole võimelised ainest elektrone välja lööma Elektromagnetlainete skaala lihtsam versioon Madalsageduslained/ raadiolained/ optiline kiirgus/ röntgenkiirgus/ gammakiirgus
Tulemus: * fotovoolu tugevus on võrdeline valguslaine intensiivsusega. * valguse intensiivsuse muutmisel elektronide kineetiline energia ei muutu.* kineetiline energia kasvab võrdeliselt sagedusega. * elektron omandab energia, mis on piisav metallioonide külgetõmbest vabanemiseks. Einsteini võrrand: hf=A+mv2/2 (v-kiirus). Väljumistöö töö, mida footon peab tegema aine positiivsete ioonide tõmbejõudude ületamiseks. Tähis: A Ühik: J. Fotoefekti punapiir selline lainepikkus, millest pikemad lained ei v c n1 n n s =1 =
41. Footon, kuidas saab arvutada selle massi? Mille poolest erineb teistest osakestest? Kuna footoni seisumass on 0, siis liigub footon alati valguse kiirusega. Footonil on mass, mis on võrdne footoni poolt edasi kantava energiaga. Kui mingi keha neelab footoni, siis saab ta endale selle footoni energia ning selle võrra suureneb ka keha mass. 42. Fotoefekt. Footoni neelamist aatomi poolt nimetatakse ka fotoefektiks. Sellisel juhul footon annab energiat juurde aatomile. 43. Punapiir. Punapiir on lainepikkus, millest pikemad lained fotoefekti selles aines ei tekita.Punapiir on väikseima sagedusega valgus, mis võib tekitada fotoefekti ehk tõrjuda ainest välja elektroni. Valem: 44. Dispersioon, selle seaduspära. Dispersiooniks nimetatakse aine absoluutse murdumisnäitaja sõltuvust valguse sagedusest või lainepikkusest. Kõigil ainetel, mis on nähtavas valguses läbipaistvad, väheneb absoluutne murdumisnäitaja lainepikkuse kasvades. 45. Millal ja kuidas tekib vikerkaar?
nendes suundades, kus see reegel kehtib]..... max. dsinalfa=2k*/2=k [lained tugevdavad teineteist suundades, kus see reegel kehtib ja lained on siis samas faasis] (d on allikatevaheline kaugus) KVANTOPTIKA:fotoefekt, Planci teooria kohaselt, mis ütleb, et valgus ei kiirgu aatomeist lainena vaid kvantide kaupa. Sagedus f ja valgusosakese energia E valemi : E=h*f (h konstant 6,6*10-34 J*s) Einsteini valem fotoefekti kohta hf= A+ mv2/2 (m e- mass; v kiirus; A punapiir) Asjad mis fotoefekti sisaldavad või koos toimivad: päikesepatarei. Footonil on mass E=mc2 aga footon peab olema kogu aeg liikumises. Footoni impulss p=mc (ühtib valguslaine levimissuunaga)
andmiseks. 10. Ülesanded fotoefekti kohta. -34 h= Plancki konstant = h = 6,625 10 J s A = väljumistöö J h* min = A m = mass kg v = kiirus m/s min = = kvandi sagedus min = fotoefekti punapiir Ek= elektroni kineetiline energia J 11. Isel. Soojuslikke valgusallikaid. Miks kiirgavad valgust? Soojuslikes valgusallikates toimub aatomite ergastamine soojusenergiaga. ( Kuumad valgusallikad : hõõglamp, küünal, lõke, tuli, päike jne ) Aatomid kiirgavad valgust, kui nad lähevad suurema energia olekust madalama energiaga olekusse. 12. Isel. Külmhelenduse liike. Mittesoojuslikud valgusallikad on nim. Ka külmhelendus/ luminestsents
kui kvantoptika nähtust selgitada. Ka elektron ei olnud siis veel teada (avastati 1897). Väljumistöö. Elektronil endal ei ole metallis energiat piisavalt, et väljuda metallist, sest väljumiskohal tekib ju kohe laengu ülejääk, millega tõmmatakse elektron tagasi. Kui aga elektron saab metalli pinnal energiat sinna langevalt footonilt, siis ta võib sealt lahkuda. Footon teebki sel juhul väljumistöö A. Fotoefekti punapiir. Einsteini võrrandist on näha, et fotoefekt saab esineda vaid juhul kui h·f > 0, st kui footonil jätkub energiat väljalöömise tööks või on seda ülegi. Piirsagedust fp, mille puhul h f p = A , st fotoefekt võib toimuda, nimetatakse fotoefekti punapiiriks või ka pikalainepiiraks. Fotoefekti liike on kolm. Siin esitatut nimetatakse välisfotoefektiks. Esinevad veel ka sisefotoefekt (pooljuhtseadmetes) ja tõkkekihtfotoefekt (päikesepatareides).
Fotoefekti põhiseadused on, et valguse poolt välja löödud elektronide arv on võrdeline valguse intensiivsusega, valguse poolt välja löödud elektronide hulk sõltub valguse sagedusest, Plancki konstandi (6,6 · 10 -34 J/s) ja valguse sageduse korrutis (energia) võrdub punapiirile vastava energia ja kineetilise energia summaga (hf = A + Ek) ning (kvandi)energia E on suurem või võrdne väljumistööst A. Lõplikult lüüakse elektronid minema vaid negatiivelt laetud ainest. Fotoefekti punapiir on selline lainepikkus, millest pikemaid lained ei ole suutelised ainest elektrone vabastama. Mida suurem on katoodile langeva valguse intensiivsus I, seda suurem on küllastusvool ehk vool, mis mingi pinge väärtusest enam ei muutu. Fotoefektil töötavaid seadmeid kasutatakse automaatikas (valgustuses, detailide loendamises) ja telemehaanikas (elektritakistuse vähendamisega), toodete kvaliteedi kontrollimisel, valguse mõõtmisel
Kvantoptika Footon- on valgusosake e energiaportsjon, millel on olemas oma mass ja energia, mis sõltub sagedusest. Footoni energia ja segaduse vaheline seos- mida suurem sagedus, seda suurem footoni energia. Fotoefekt- on nähtus, kui mingi kiirgus lööb metallist välja elektrone. Tingimus: tekib ainult siis, kui footoni energia on võrdne elektroni väljumistööga. E=A=h*fm Väljumistöö- on töö, mida tuleb teha elektroni eemaldamiseks metallist. Fotoefekti punapiir- on minimaalne sagedus, mille korral tekib fotofekt.
annaabi.ee 
