Как вы думаете что такое красная граница фотохимической реакции
Фотоэффект. Красная граница фотоэффекта.
Фотоэффектомназывается испускание веществом электронов при поглощении им квантов электромагнитного излучения (фотонов).
Красная граница фотоэффекта
Красной границей фотоэффекта называется минимальная частота и соответствующая ей максимальная длина волны, при которой наблюдается фотоэффект. Почему она так называется – красная граница?
Если мы возьмем свет такой частоты, при которой будет наблюдаться фотоэффект, и будем ее уменьшать, мы будем по оси частоты смещаться влево, пока не дойдем до предела, при котором фотоэффект прекратится. Можно поставить рядом ось длин волн.
Если мы будем так же смещаться в видимом спектре, то мы будем двигаться к красному свету, который является граничным для нашего глаза. Свет меньших частот или бόльших длин волн мы уже не видим. Граница видимости соответствует красному цвету.
Для фотоэффекта предельная частота не обязательно соответствует красному цвету, но по аналогии называется красной границей (см. рис. 11).
Рис. 11. Красная граница фотоэффекта и граница спектра видимого света
– красная граница фотоэффекта.
32) Уравнение Эйнштейна. Технические устройства основанные на использовании фотоэффекта.
Уравнение Эйнштейна описывает связь между энергией и массой любого вещества.
| E | энергия (тела, излучения, поля и т. д.) | Дж |
| m | масса, отвечающая энергии E, | кг |
| c | скорость света в вакууме, 3 × 10 8 | м/с |
Каждой массе соответствует определенная энергия и наоборот. Каждому изменению массы соответствует определенное изменение энергии и наоборот.
Практическое применение фотоэффекта в технике может быть разнообразным. В частности, внешний фотоэффект применяется для воспроизведения звука, например, в кино. Кроме того, созданы специальные приборы для измерения яркости, силы света, освещенности. Явление фотоэффекта задействовано в управлении производственными процессами. Для этого есть специальные приборы, называемые фотоэлементами.
33)Строение атома: планетарная модель и модель Бора. Квантовые постулаты Бора.
Поглощение и испускание света атомом. Квантование энергии.
Постулаты Бора:1.Атом может находиться в особых квантовых стационарных состояниях, каждому из которых соответствует своя определенная энергия. В этих состояниях атом не излучает (и не поглощает) энергию.
Стационарным состояниям соответствуют стационарные орбиты, по которым движутся электроны. Номера стационарных орбит и энергетических уровней (начиная с первого) в общем случае обозначаются латинскими буквами: п, k и т. д. Радиусы орбит, как и энергии стационарных состояний, могут принимать не любые, а определённые дискретные значения. Первая орбита расположена ближе всех к ядру.
Согласно закону сохранения энергии, энергия излучённого фотона равна разности энергий стационарных состояний:
Из этого уравнения следует, что атом может излучать свет только с частотами
Атом может также поглощать фотоны. При поглощении фотона атом переходит из стационарного состояния с меньшей энергией в стационарное состояние с большей энергией.Состояние атома, в котором все электроны находятся на стационарных орбитах с наименьшей возможной энергией, называется основным. Все другие состояния атома называются возбуждёнными.У атомов каждого химического элемента имеется свой характерный набор энергетических уровней. Поэтому переходу с более высокого энергетического уровня на более низкий будут соответствовать характерные линии в спектре испускания, отличные от линий в спектре другого элемента.Совпадение линий излучения и поглощения в спектрах атомов данного химического элемента объясняется тем, что частоты волн, соответствующих этим линиям в спектре, определяются одними и теми же энергетическими уровнями. Поэтому атомы могут поглощать свет только тех частот, которые они способны излучать.
Что такое красная граница фотоэффекта: понятие о фотоэффекте, уравнение Эйнштейна, пример решения задачи
В конце XIX века Генрих Герц открыл явление, позволяющее из световой энергии добывать электричество. Оно получило название фотоэффекта. В данной статье рассмотрим подробнее этот эффект, а также ответим на вопрос, что такое красная граница фотоэффекта.
Понятие о фотоэффекте
Перед тем, как ответить на вопрос, что такое красная граница фотоэффекта, необходимо поближе познакомиться с этим физическим явлением. Как можно объяснить это явление? Определение фотоэффекту можно дать следующее: это процесс образования свободных от атомных ядер электронов в результате облучения вещества светом.
Вам будет интересно: Сумма бесконечной геометрической прогрессии убывающей и парадокс Зенона
Этот эффект был открыт в 1887 году Герцем. В 1888 году русский физик, Александр Столетов, провел ряд опытов, в которых показал, что этот процесс возникает мгновенно после попадания света на пластину конденсатора. Также ученый установил первый закон фотоэффекта: увеличение интенсивности света приводит к линейному росту тока в цепи.
В 1905 году Эйнштейн опубликовал статью, в которой объяснил фотоэффект квантовым характером взаимодействия света с веществом.
Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта
Современное понимание фотоэффекта можно описать в виде следующей модели: падая на вещество, фотон встречается с электроном некоторого атома, электрон полностью поглощает фотон, принимая от него всю энергию. Если эта энергия больше некоторого значения, то электрон выходит за область притяжения атомного ядра и становится свободным.
Описанный процесс выражается следующим равенством энергий:
Что такое красная граница фотоэффекта?
Обратим внимание на уравнение Эйнштейна, приведенное в предыдущем пункте. Из него следует, что если энергия фотона будет меньше работы выхода электрона, то никакого фотоэффекта происходить не будет. Это означает, что явление наблюдается только в том случае, если:
Частота v0, соответствующая величине A, получила название красной границы фотоэффекта. Длина волны, соответствующая ей, вычисляется по формуле:
λ0 = c/v0 или λ0 = c*h/A.
Если говорить о λ0 для металлов, то облучение красным цветом не может привести к появлению фотоэффекта ни для одного из них, поскольку энергия «красных» фотонов слишком низка, чтобы «вырвать» электрон из атома. Наибольшим значением λ0 обладают щелочные металлы. Для них красная граница находится в области зеленого и желтого цвета (λ0≈520-580 нм).
Решение задачи на определение типа элемента
Разобравшись, что такое красная граница фотоэффекта, решим одну интересную задачу для закрепления полученных знаний. Это поможет лучше разобраться в этом физическом явлении.
В некоторой лаборатории решили воспользоваться фотоэффектом для определения вида химического элемента. До начала эксперимента было установлено, что это щелочной металл первой группы таблицы Д. И. Менделеева. Изменяя значение длины волны света, которым облучали металл, определили, что фотоэффект начинает наблюдаться при 525 нм. С каким элементом работали в лаборатории?
Выпишем соответствующую формулу для красной границы фотоэффекта:
Подставляя соответствующие константы и значение λ0 в выражение, получаем значение работы выхода электрона для неизвестного щелочного металла:
A = c*h/λ0 = 3*108*4,13567*10-15/(525*10-9) = 2,363 эВ
Отметим, что значение постоянной Планка было подставлено в единицах эВ*с.
Работа выхода электрона A является уникальной характеристикой для каждого химического элемента. Ее можно посмотреть в соответствующей таблице. Так, для щелочных металлов характерны такие значения в эВ:
Эти данные показывают, что найденное нами значение A соответствует натрию.
Красная граница фотоэффекта
Всего получено оценок: 140.
Всего получено оценок: 140.
Фотоэффект — это выбивание из атомов вещества электронов под действием электромагнитного излучения. Как показывают опыты, излучение, необходимое для этого явления должно отвечать важному условию, называемому «красной границей фотоэффекта».
Явление фотоэффекта
Свет, хотя и является электромагнитной волной, существует только в виде порций-квантов (фотонов). Испускание или поглощение фотонов происходит только целиком. Каждый фотон несет некоторую энергию, зависящую от его частоты, равную ($h$ — постоянная Планка):
Явление фотоэффекта состоит в том, что электроны в атоме поглощают кванты электромагнитного излучения и приобретают дополнительную энергию, достаточную для разрыва связей с ядром. В результате электрон покидает свою орбиту и либо становится свободным электроном в веществе (внутренний фотоэффект), либо выходит из вещества в окружающее пространство (внешний фотоэффект).
Рис. 1. Фотоэффект.
Красная граница фотоэффекта
Получим из приведенной формулы частоту, необходимую для наблюдения фотоэффекта:
Термин «красная граница» был введен А. Столетовым, который провел наиболее глубокие исследования фотоэффекта в конце XIX в. Третий закон Столетова гласит, что для каждого вещества есть некоторая минимальная частота фотонов, ниже которой фотоэффект исчезает.
Рис. 2. Законы фотоэффекта Столетова.
Именно красной границей фотоэффекта определяется использование красного освещения при печати фотографий в первой половине XX в. и ранее. Красная граница фотоэффекта материалов того времени лежала в желтой области видимого света. Поэтому фотопластинки проявлялись при красном освещении. В дальнейшем стали использоваться материалы с меньшей работой выхода, красная граница фотоэффекта для них переместилась в инфракрасную область, и проявлять их было необходимо уже в полной темноте.
Что мы узнали?
Красная граница фотоэффекта — это минимальная частота, при которой наблюдается фотоэффект. Если частота излучения меньше, то энергии фотонов не хватает для совершения работы выхода, и фотоэффект исчезает.
Явление фотоэффекта. Красная граница фотоэффекта. Пример решения задачи
Каждый человек, который знаком с физикой, знает, что электрическую энергию можно получить различными способами. К ним относится явление электромагнитной индукции, эффект Зеебека и фотоэффект. О последнем из них пойдет речь в данной статье. Параллельно рассмотрим вопрос, что такое красная граница фотоэффекта.
Что такое фотоэффект?
Отвечая кратко на этот вопрос, следует сказать, что это явление, при котором падающие на материал фотоны «вырывают» из него электроны. Это явления называется внешним фотоэффектом. Оно было открыто Герцем в 1887 году, а объяснение ему дал Эйнштейн в 1905 году.
Вам будет интересно: Формула Эйнштейна для фотоэффекта. Формула Эйнштейна для энергии
Эйнштейн рассмотрел взаимодействующий с веществом свет в виде пучка квантов. Каждый квант поглощается электроном атома и передает ему всю свою энергию. Если энергия превышает установленное пороговое значение, то электрон отрывается от атомного ядра и становится свободным.
Уравнение Эйнштейна и красная граница фотоэффекта
В 1905 году, публикуя свою теорию о процессах, происходящих при фотоэффекте, Эйнштейн привел важную формулу, которая теперь носит его фамилию. Она записывается в следующей форме:
Формула Эйнштейна показывает, что если h*v
Если Ek = 0, тогда h*v = h*v0 = A. Частота v0, которой соответствует значение энергии фотона, равное работе A, называется красной границей. Соответственно, длина волны красной границы фотоэффекта вычисляется по формуле:
Красной граница фотоэффекта называется по аналогии с видимым спектром излучения, в котором красный цвет имеет наибольшую длину волны.
Пример решения задачи
Решим следующую проблему: необходимо ответить на вопрос, будет ли наблюдаться фотоэффект, если золото облучать монохроматическим пучком света с длиной волны 300 нм.
Сначала следует найти красную границу фотоэффекта для золота. Обратившись к табличным данным, выпишем работу выхода электрона для золота. Она равна 5,1 эВ. Красная граница для металла вычисляется по формуле:
Подставляем значения, получаем:
λ0 = 3*108*4,13567*10-15/5,1 = 2,43*10-7 м или 243 нм
Поскольку длина волны света, которым будут облучать золото (300 нм) больше, чем значение красной границы для него (243 нм), то энергии фотонов будет недостаточно, чтобы «вырвать» электроны из атома этого металла, то есть фотоэффекта не будет.
Красная граница фотоэффекта
Математические основы
| Основа |
|---|
| Классическая механика · Постоянная Планка · Интерференция · Бра и кет · Гамильтониан |
| Фундаментальные понятия |
|---|
| Квантовое состояние · Квантовая наблюдаемая · Волновая функция · Квантовая суперпозиция · Квантовая запутанность · Смешанное состояние · Измерение · Неопределённость · Принцип Паули · Дуализм · Декогеренция · Теорема Эренфеста · Туннельный эффект |
| Эксперименты |
|---|
| Опыт Дэвиссона — Джермера · Опыт Поппера · Опыт Штерна — Герлаха · Опыт Юнга · Проверка неравенств Белла · Фотоэффект · Эффект Комптона |
| Формулировки |
|---|
| Представление Шрёдингера · Представление Гейзенберга · Представление взаимодействия · Матричная квантовая механика · Интегралы по траекториям · Диаграммы Фейнмана |
| Уравнения |
|---|
| Уравнение Шрёдингера · Уравнение Паули · Уравнение Клейна — Гордона · Уравнение Дирака · Уравнение фон Неймана · Уравнение Блоха · Уравнение Линдблада · Уравнение Гейзенберга |
| Интерпретации |
|---|
| Копенгагенская · Теория скрытых параметров · Многомировая |
| Развитие теории |
|---|
| Квантовая теория поля · Квантовая электродинамика · Теория Глэшоу — Вайнберга — Салама · Квантовая хромодинамика · Стандартная модель · Квантовая гравитация |
| Сложные темы |
|---|
| Квантовая теория поля · Квантовая гравитация · Теория всего |
| Известные учёные |
|---|
| Планк · Эйнштейн · Шрёдингер · Гейзенберг · Йордан · Бор · Паули · Дирак · Фок · Борн · де Бройль · Ландау · Фейнман · Бом · Эверетт |
«Красная» грани́ца фотоэффе́кта — минимальная частота 
или максимальная длина волны 
света, при которой еще возможен внешний фотоэффект, то есть начальная кинетическая энергия фотоэлектронов больше нуля. Частота зависит только от работы выхода 
электрона:
См. также
Полезное
Смотреть что такое «Красная граница фотоэффекта» в других словарях:
красная граница фотоэмиссии — порог фотоэлектронной эмиссии; отрасл. красная граница фотоэмиссии; длинноволновый порог фотоэффекта Наименьшая частота излучения, падающего на поверхность тела, при которой имеет место фотоэлектронная эмиссия … Политехнический терминологический толковый словарь
длинноволновая граница фотоэффекта — красная граница Наибольшая длина волны излучения, способного вызывать фотоэффект в данном веществе. [Сборник рекомендуемых терминов. Выпуск 79. Физическая оптика. Академия наук СССР. Комитет научно технической терминологии. 1970 г.] Тематики… … Справочник технического переводчика
Граница — Граница реальная или воображаемая линия, определяющая пределы какого либо субъекта или объекта и отделяющая этот субъект или объект от других. Населённые пункты Граница село в Кюстендилской области Болгарии. Граница бывший посёлок в… … Википедия
ЗАКОНЫ ФОТОЭФФЕКТА — (законы Эйнштейна для (см.)) отражают результат трёх последовательных процессов: а) поглощение фотона и появление электрона с высокой (по сравнению со средней) энергией; б) движение этого электрона к поверхности, при котором часть энергии может… … Большая политехническая энциклопедия
длинноволновый порог фотоэффекта — порог фотоэлектронной эмиссии; отрасл. красная граница фотоэмиссии; длинноволновый порог фотоэффекта Наименьшая частота излучения, падающего на поверхность тела, при которой имеет место фотоэлектронная эмиссия … Политехнический терминологический толковый словарь
Фотоэффект — Квантовая механика … Википедия