photoemission
Titlul lucrării: emisie de fotoelectroni. Legile Stoletov și Einstein. Teoria lui photoemission
Zona de subiect: Fizică
Descriere: Curs № 11. fotoelectroni de emisie. Legile Stoletov și Einstein. Teoria photoemission. curba Fowler. fotoemisie Aplicarea în domeniu. Fotocatozii. XI. emisie Fotoelectron. 11.1. Legile efectului fotoelectric. În linii mari, efectul fotoelectric este apariția sau schimbării
Mărime fișier: 476 KB
Job descărcat: 42 de persoane.
emisie Fotoelectron. Legile Stoletov și Einstein. Teoria photoemission. curba Fowler. fotoemisie Aplicarea în domeniu. Fotocatozii.
XI. emisie Fotoelectron.
§ 11. 1. Legile PhotoEffect.
În linii mari PhotoEffect # 150; Această apariție sau schimbare a curentului de electroni în circuit sub acțiunea incidentului asupra unuia dintre elementele circuitului de radiație electromagnetică (fascicul). efectul fotoelectric intern pare să se schimbe rezistența semiconductoare? Nu? KOV din cauza apariției electronilor de conducție suplimentare. efect fotoelectric extern # 150; Această emisie fotoelectron, adică emisia de electroni solid sub acțiunea luminii incidente. Efectul fotoelectric a fost descoperit de Hertz în 1887, dar mai ales el nu a fost interesat, iar studiul sistematic al efectului fotoelectric a fost realizat de profesorul Stoletov la Universitatea din Moscova de la 1888 la 18890 de ani. Ca rezultat, știință numele Stoletova este în două nume: „Legea Stoletov“ și „efect Stoletov“. Stoletova Act formulat după cum urmează: „numărul de electroni emiși, adică Imagine? E? Ny curent în modul de saturație este direct proporțională cu intensitatea radiațiilor, și anume incident pe curent emițător:“. efect Stoletov, așa cum sa dovedit,
nu are nici o legătură directă cu efectul fotoelectric, dar echipament pentru reducerea presiunii create de posibila pentru a investiga dependența curentului în diferența de descărcare este generată, electronii fotoemis? acestea, presiunea gazului și să identifice că mai întâi crește odată cu scăderea curentului de descărcare a presiunii, apoi trece printr-un maxim și începe să scadă (ris.11.1). Dar se referă la proprietățile de încărcare a gazelor, să nu photoemission. A doua lege a photoemission considerat drept lui Einstein: „energia maximă a fotoelectronilor este direct proporțională cu frecvența radiației. și depinde
Acoperișuri? la frecvența. " Acest model a fost stabilită experimental prin Lenard în 1899. Dar Einstein a explicat acest fenomen, și, prin urmare, legea numită după el. În cazul în care legea Stoletov a găsit o explicație în ceea ce privește teoria ondulatorie a luminii clasice, modelul Lenard nu a găsit o explicație, de ce Einstein a trebuit să introducă conceptul de fizica de fotoni # 150; cuante de lumină. Într-adevăr, dacă presupunem că electroni având W. energie poate absorbi energia luminii numai sub formă de cuantice gamma. energia sa este de a depăși bariera potențială și energia cinetică a electronului. Cea mai mare energie cinetică va avea fotoelectronilor care au cea mai mare energie din metal, temperatura metalului la energia maximă a electronilor în metal egală cu energia Fermi. Apoi. Aceasta este formularea legii lui Einstein. Această lege urmărește conceptul de frecvență cut-off # 150; frecvența minimă a radiației, cauzând photoemission. pentru fotoelectric necesară pentru a iradia undelor de suprafață metalică cu frecvență. Sau altfel indică prezența-lungime de undă lungă (roșu) a limita spectrului radiațiilor, determinând efectul fotoelectric. Deși condiție este obținută pentru. este de asemenea valabil pentru temperatura camerei, deoarece numărul de electroni care au o mai mare de energie. la temperatura camerei, este foarte mică.
În plus față de aceste două legi mai târziu experimental a fost descoperit unele regularități. De exemplu:
- efect fotoelectric Radiant # 150; fotocurentul apare și dispare aproape instantaneu cu iluminare, timpul de întârziere este mai mică decât s;
- „Oboseala-free“ cu privire la photoemission metalic;
- „Selectivitatea“ a efectului fotoelectric # 150; cu o creștere a fotosensibilitate trece printr-un maxim.
Pentru o descriere a celor mai recente legi trebuie să se introducă unele definiții. Caracteristicile spectrale ale fotocatod se numește dependența fotocurentului. sensibilitatea fotoelectron # 150; raportul dintre fotocurentului la fluxul de radiații. Pentru caracteristicile fotosensibilitate folosesc uneori conceptul de randamentul cuantic al fotocatod # 150; numărul de unul gamma electroni cuantice. pentru metale pure randament cuantic.
Sensibilitate spectrală: utilizată pentru a determina domeniul de frecvență în care efectul fotoelectric este maximal (ris.11.2).
sensibilitatea spectrală a declinului din cauza declinului la probabilitatea de absorbție a electronilor gamma cuantice.
Cea mai fundamentală a legilor revizuite ale efectului fotoelectric este legea lui Einstein, așa că a verificat mai bine. electroni adâncimea de ieșire din metal este mult straturi atomice, cu toate acestea, pierderea traseului său a fotoelectronilor energie lăsând metalele au o distribuție a energiilor de la zero la o valoare maximă stabilită de lege Einstein.
Distribuția de energie a fotoelectronilor poate fi determinată experimental prin potențialul de retardare. Pentru a colecta toate fotoelectronii anod în experimente Lukirsky Prelizhaeva și utilizat ca un catod și un anod de minge în formă de sfere concentrice cu catod, printr-un orificiu îngust care este furnizat la fasciculul catodic (ris.11.3). Dacă alimentat la anod potențial negativ de retardare, atunci anod va ajunge doar electronii, energia inițială mai mare decât cea a barierei potențial. În primul rând, metoda de potențial retardare poate fi utilizat pentru a determina pragul fotoelectric. Păstrând potențialul la care fotocurentul devine zero, se determină din relația. și anume determinată de diferența dintre frecvența cuantei gamma și fotoelectric frecvență de tăiere c pentru un anumit material: U s = h ( - c) / e. Valoarea U s.
determinate pentru diferite frecvențe n Sa iradiere. se află pe o linie dreaptă, care este punctul de intersecție cu axa x da cutoff frecvență t. Diferența dintre valorile curente la două potențiale U și întârzierea (U + U ) dă numărul de fotoelectroni a caror plecare de energie de la catod se află în intervalul de - eU la - e (U + U) (ris.11.4). Astfel, determinată experimental prin distribuția de energie de electroni.
§ 11. 2. Teoria Fowler.
Legile de bază ale metalelor PV sunt bine descrise de către, Fowler prin care după absorbția în foton metalic, energia merge electronilor de conducție, rezultând gaz de electroni în metalul lângă suprafața acestuia este alcătuită dintr-un amestec de gaze cu normale (distribuția Fermi) și excitat (mutat de h ) de distribuție a energiei (Fig. 11.5). Pentru a calcula numărul de fotoelectroni poate realiza aceleași funcții de integrare de distribuție ca și numărare densitatea curentului de emisie thermionic, modificarea limitei inferioare de integrare cu privire la W W a - h . astfel, include și integrarea electroni care dobândesc lipsă pentru a depăși bariera de potențial datorită cuantele de energie absorbită. La fel ca și pentru thermoelectrons, ia în considerare probabilitatea de a trece bariera, deoarece o parte a electronilor la fluxurile de metal pot fi reflectate de suprafața unei secțiuni din metal - vacuum. În plus, este necesar să se ia în considerare probabilitatea de absorbție a unui foton. Această probabilitate este, în general, depinde de energia absorbită de electroni și energia gamma. In teorie, această probabilitate Fowler considerată constantă, că, așa cum sa dovedit, în gama de frecvențe de la 1,5 g la c deține.
Înainte de iradiere numărul de electroni incident pe suprafața interioară 1 secundă la 1 cm 2 cu energie de mai înainte.
densitate fotocurent. unde (ia în considerare probabilitatea de absorbție a cuantelor gamma, în general, acest raport trebuie să depindă de frecvența, dar.), limita inferioară de integrare permite absorbția (electroni cu energia care iese din metal). Fowler a sugerat că transparența barierei (de fapt, într-adevăr). Mai devreme în derivarea termionică densității de curent a emisiei atunci când limita inferioară este. a fost folosit un exponent pic. Acum, pentru exponentul nu este mic. Facem o notație
Acest tabel integrantă, acesta poate fi extins într-o serie. Când. atunci.
Și când. Când (și anume, împărțit în două integral:
în cazul în care - o constantă universală Richardson.
Și când. atunci toți termenii în comparație cu prima mici, și prix și.
Astfel, densitatea de fotocurentul este determinată de formula Fowler:
în care B 1. B 2. B 3 # 150; coeficienți constanți proporționale cu A. Din Fowler că la T 0 f j 0 și c este într-adevăr un chenar roșu. La T 0 există PhotoEffect de frontieră ascuțite, scade exponențial cu fotocurentilor < гр. при > Densitatea c fotocurentul este proporțională cu pătratul radiației incidente frecvența f j 2. Pe baza teoriei Fowler metoda cea mai precisă de măsurare a frecvenței cutoff pe bază. și anume funcția de lucru. Luați în considerare funcția. în cazul în care.
Acesta va fi curba experimentală (ris.11.6). Curba diferă de teoretic curba funcției Fowler F = F (h / kT), deplasat cu o axa y constantă și B axa x = h c / kT (Fig. 7.4). Această determinare a deplasarea axei x a curbei experimentale la alinierea cu curba teoretică permite Fowler găsi frecvența de tăiere c. Fondatorul teoriei cuantice a fotoemisie este sovietic fizician Tamm. Cuantică teorie a fost de a descrie probabilitatea de absorbție a energiei libere a unui foton, dat fiind faptul că electronul pe baza legii de conservare a energiei și de impuls, nu poate absorbi un foton în ansamblu, aceasta trebuie să absoarbă un al treilea corp, este asociat cu electroni. Ca o astfel de conexiune Tamm considerată
electron în rețeaua cristalină a câmpului și în domeniul stratului de suprafață. Prin urmare, fotoemisie împărțită la volumul și suprafața, care are loc în stratul. Calculul a arătat că rolul principal jucat de photoemission de suprafață. în ciuda faptului că absorbția luminii în stratul de suprafață este extrem de mic. Experimentele au confirmat faptul că photoemission este o adâncime mică în apropierea suprafeței. atunci când am examinat
fotocurentul grosimii peliculei de metal, fotocurentul mai depinde de grosimea variind între 10-15 straturi atomice, în timp ce lumina pătrunde mai mult de 100 de straturi atomice în profunzime.
§ 11. 2. Efectul fotoelectric al semiconductori.
În cazul în care metalul are doar un efect fotoelectric extern, semiconductori # 150; externe și interne. este interioară pentru a schimba conductivitatea semiconductorului sub acțiunea radiației electromagnetice. Teoria bandă de semiconductori oferă următoarele benzi de energie de imagine pentru semiconductori nedopat, atunci când unii electroni intră în banda de conducție. De obicei, conductivitatea semiconductorului este crescută prin încălzirea (în contrast cu metale). Sub influența luminii datorită absorbției de raze gamma, electronii din banda de valență se poate deplasa la banda de conducție, cu o suprafață umplută este o „gaură“ (ris.11.7). Ca urmare, aceasta crește conductivitatea și electronul și „gaura“. Lățimea benzii interzise variază pentru diferite materiale, cum ar fi siliciu. germaniu. Lățimea maximă pentru diamant. astfel încât efectul fotoelectric intern este, practic, nu se manifestă pentru el. Cele mai sensibile la radiații semiconductori impurității (ris.11.8). În cazul în care siliciu cristal (sau germaniu), se adaugă un pic trivalent sau fosfor pentavalent, bor, obținem semiconductor impuritate. In primul caz, un atom de bor, fiind
în rețeaua cristalină a tetravalent de siliciu, are dezavantajul generează un electron de tranziție și gaura electronilor vecine la acesta, adică circulație gaura necesită orice altceva. Aceasta se numește un atom de impuritate acceptor, nivelul de rezoluție este puțin peste partea superioară a benzii de valență pentru circuitul de alimentare. atom de fosfor pentavalent este plasat într-un cristal de siliciu, are al cincilea electron de valență, care nu are nici o legătură, și separarea acestuia în banda de conducție necesită doar (deși potențialul de ionizare al atom de fosfor liber). Un astfel de atom, dăruitor de electroni
la banda de conducție se numește donator, nivelul de energie al cincilea al electronului este situat sub partea inferioară a benzii de conducție. Această energie mică necesară pentru detașarea unui electron din atomul de impuritate. deoarece atomul donor nu este într-un vid, ci într-un mediu cu dielectric constant (pentru). Prin urmare, forța care leagă un electron dintr-un atom este în momente orbitale ori mai mici de lucru mai mare de separare în mai puțin timp. Proporționalitatea este confirmată de experiență.
Pentru photoemission semiconductoare nedopată va avea loc atunci când starea. Prin urmare, frecvența limită. Mai sensibile la semiconductori de iradiere de tip n (donor), pentru frecvența lor de graniță (pentru tip p. Deoarece bariera rămâne). VAC tip n impuritate semiconductor în determinarea distribuției de energie a fotoelectronilor de potențial întârziind poate avea un caracter în trepte (ris.11.9):
§ 11. 2. fotocatozii tehnice.
Metale pure nu sunt utilizate în general ca fotocatod, deoarece marginea roșie a funcției de lucru mare este în regiunea ultravioletă. Da, și randamentul cuantic al metalelor este foarte mică. În metale, există un avantaj numai în faptul că nu există nici un „fotoimbatranire“, adică, fotosensibilitate nu se reduce cu utilizarea de timp. Prin urmare, această proprietate este esențială, de exemplu, pentru multiplicatori fotocatodic de electroni.
Semiconductori datorită funcției de lucru scăzută sunt roșii de frontieră este în regiunea infraroșu, prin urmare, acoperă întregul spectru de lumină vizibilă. Și randamentul cuantic ei au mai mult decât metalul, deoarece atunci când se deplasează la suprafața photoelectron semiconductoare a pierde puțină energie în comparație cu metalele, ca densitate scăzută a electronilor de conducție în interacțiunea cu care energia este cea mai mare parte pierdut. Și cel mai mare randamentul cuantic așteptat pentru semiconductori, în care fotoelectronii iese din banda de valență, ca le este mult mai echm la nivelul de impurități. Pentru a reduce funcția de lucru este utilizat un strat monoatomic de metal alcalin. Structura generală a fotocatod prezentat în ris.11.10.
Fig. 11.1. Efectul Stoletov.
Fig. 11.2. Sensibilitatea spectrală.
Fig. 11.3. Determinarea frecvenței de întrerupere a efectului fotoelectric.
Fig. 11.4. Determinarea distribuției energiei fotoelectronilor.
Fig. 11.5. curent fotoemisie de electroni de la „coada“ a funcției de distribuție perturbate, depășind bariera de potențial
Fig. 11.6. Obredelenie PhotoEffect frecvența de tăiere de Fowler
Fig. 11.7. Benzile de energie pentru semiconductori nedopat.
Fig. 11.8. Benzile de energie pentru semiconductori impuritate.
Fig. 11.9. VAC tip n impuritate semiconductor.
Fig. 11.10. Structura fotocatodul.
Fig. 11.11. Structura fotocatodul-oxigen cesiu.
Fig. 11.12. Caracteristica spectrală a fotocatodul oxigen-cesiu.
Precum și alte locuri de muncă pe care le-ar putea interesa
Asculta vocea care sună în stradă: rusă și ucraineană, precum și în Odessa, au existat mulți evrei că era posibil să se audă novoevreysky idiș; nu trebuie confundat cu Hebrew Hebrew vorbită în Israel. În 1886, la Odesa a fost publicat Opyt nereguli dicționar pînă Rusă a vorbit RCHI predominant de Sud Rosіi B. În Odesa, ia mijloc de împrumut l-am dus la o sută de ruble. Sunteți surprins din cauza teatrului din Odessa este un hotel de Nord, care este departe de a fi plictisit.
Metoda Înainte de a explica esența metodei, să încercăm să aflăm de ce trăiesc într-o țară străină și audierea în mod constant o limbă străină oameni pur și simplu de la sine poate învăța limba țării și persoanele mai tinere decât atât mai puțin timp avea nevoie să vorbească liber pochuzhomu. LECȚIA 1 fac în mod normal, de obicei, un material teoretic OBICEI IN FIECARE ZI în fiecare zi DUBLU O săptămînă de două ori pe săptămână, de 4 ori pe lună de 4 ori pe lună, în zilele de duminică duminica la sfârșit de săptămână, la sfârșit de săptămână pe una de zile libere în zilele lucrătoare.
Listarea unitate de program Unit1; interfață folosește Mesaje pentru Windows SysUtils Variante Clase Grafică Formulare Controale Dialogs Grile ComCtrls ExtCtrls DBCtrls DBGrids StdCtrls Butoane DB DBTables ImgList ToolWin Masca TeEngine Seria TeeProcs Chart DbChart Animare GIFCtrl; tip TForm1 = classTForm PageControl1: TPageControl; TabSheet1: TTabSheet; TabSheet3: TTabSheet; PageControl2: TPageControl; TabSheet5: TTabSheet; DBNavigator1: TDBNavigator; DBGrid1: TDBGrid; BitBtn1: TBitBtn;.