«Фотоэффект»

испускание электронов веществом под действием электромагнитного излучения (Фотонов). Ф. был открыт в 1887 Г. Герцем. Первые фундаментальные исследования Ф, выполнены А. Г. Столетовым (1888). Он установил, что в возникновении фототока в цепи, содержащей металлические электроды и источник напряжения, существенную роль играет освещение отрицательного электрода и что сила фототока пропорциональна интенсивности света. Ф. Ленард(1899) доказал, что при освещении металлов из них испускаются электроны. Первое теоретическое объяснение законов Ф. дал А. Эйнштейн (1905). В дальнейшем теория Ф. была развита в наиболее последовательном виде И. Е. Таммом и С. П. Шубиным (1931). Большой вклад в экспериментальное исследование Ф. внесли работы А. Ф. Иоффе (1907), П. И. Лукирского (См. Лукирский) и С. С. Прилежаева (1928).

Ф. – квантовое явление, его открытие и исследование сыграли важную роль в экспериментальном обосновании квантовой теории: только на её основе оказалось возможным объяснение закономерностей Ф. Свободный электрон не может поглотить фотон, т.к. при этом не могут быть одновременно соблюдены законы сохранения энергии и импульса. Ф. из атома, молекулы или конденсированной среды возможен из-за связи электрона с окружением. Эта связь характеризуется в атоме энергией ионизации (См. Ионизация), в конденсированной среде – работой выхода (См. Работа выхода). Закон сохранения энергии при Ф. выражается соотношением Эйнштейна: , где E –кинетическая энергия фотоэлектрона, ηω– энергия фотона, η – Планка постоянная, E_i – энергия ионизации атома или работа выхода электрона из тела. При ηω <>E_i, Ф. невозможен.

Ф. может наблюдаться в газах на отдельных атомах и молекулах (фотоионизация). Первичным актом здесь является поглощение фотона атомом и ионизация с испусканием электрона. С высокой степенью точности можно считать, что вся энергия фотона за вычетом энергии ионизации передаётся испускаемому электрону. В конденсированных средах механизм поглощения фотонов зависит от их энергии. При ηω,равных или не очень сильно (в десятки и сотни раз) превышающих работу выхода, излучение поглощается электронами проводимости (См. Электрон проводимости) (в металлах (См. Металлы)) или валентными электронами (в полупроводниках (См. Полупроводники) и диэлектриках (См. Диэлектрики)), коллективизированными в твёрдом теле. В результате может наблюдаться Фотоэлектронная эмиссия (внешний фотоэффект) с граничной энергией фотонов, равной работе выхода, или Фотоэффект внутренний (Фотопроводимость и др. фотоэлектрические явления) с граничной энергией фотонов, равной ширине запрещенной зоны.

При энергиях фотонов ηω, во много раз превышающих энергию межатомных связей в конденсированной среде (Гамма-излучение), фотоэлектроны могут вырываться из «глубоких» оболочек атома. Влияние среды на первичный акт Ф. в этом случае пренебрежимо мало по сравнению с энергией связи электрона в атоме и Ф. происходит так же, как на изолированных атомах. Эффективное сечение Ф. σ_ф сначала растет с ω, а затем, когда ηωстановится больше энергии связи электронов самых глубоких оболочек атома, уменьшается. Такая зависимость σ_ф от ω качественно объясняется тем, что чем больше ηωпо сравнению с E_i, тем пренебрежимее связь электрона с атомом, а для свободного электрона Ф. невозможен. Вследствие того, что электроны К-оболочки наиболее сильно связаны в атоме и эта связь возрастает с атомным номером Z, σ_ф имеет наибольшее значение для К-электронов и быстро увеличивается при переходе к тяжёлым элементам (Фотоэффект Z⁵). При ηωпорядка атомных энергий связи Ф. является преобладающим механизмом поглощения гамма-излучения атомами, при более высоких энергиях фотонов его роль становится менее существенной по сравнению с др. механизмами: Комптона эффектом, рождением электронно-позитронных пар.

Ядерным Ф. называется поглощение γ-кванта атомным ядром, сопровождающееся его перестройкой (см. Фотоядерные реакции).

Ф. широко используется в исследованиях строения вещества – атомов, атомных ядер, твёрдых тел (см. Фотоэлектрические явления), а также в фотоэлектронных приборах.

Лит.: Hertz Н., Uber einen Einfluss des ultravioletten Lichtes auf die electrische Entladung, «Annalen der Physik und Chemie», 1887, Bd 31; Столетов А. Г., Избр. соч., М. – Л., 1950; Эйнштейн А., Собр. научн. тр., т. 3, М., 1966; Tamm Ig., Scliubin S., Zur Theorie des Photoeffektes an Metalien, «Zeitschrift fur Physik», 1931, Bd 68; Лукирский П. И., О фотоэффекте, Л. – М., 1933; Стародубцев С. В., Романов А. М., Взаимодействие гамма-излучения с веществом, ч. 1, Таш., 1964.

Т. М. Лифшиц.

1. фо́тоэффе́кт;
2. фо́тоэффе́кты;
3. фо́тоэффе́кта;
4. фо́тоэффе́ктов;
5. фо́тоэффе́кту;
6. фо́тоэффе́ктам;
7. фо́тоэффе́кт;
8. фо́тоэффе́кты;
9. фо́тоэффе́ктом;
10. фо́тоэффе́ктами;
11. фо́тоэффе́кте;
12. фо́тоэффе́ктах.

-а, м. физ.

Явление, связанное с освобождением электронов твердого тела или жидкости под действием электромагнитного излучения.

м.

Изменение электрических свойств вещества под воздействием световой энергии; фотоэлектрический эффект (в физике).

ФОТОЭФФЕКТ - явление, связанное с освобождением электронов твердого тела (или жидкости) под действием электромагнитного излучения. Различают:..1) внешний фотоэффект - испускание электронов под действием света (фотоэлектронная эмиссия), ?-излучения и др.;..2) внутренний фотоэффект - увеличение электропроводности полупроводников или диэлектриков под действием света (фотопроводимость);..3) вентильный фотоэффект - возбуждение светом электродвижущей силы на границе между металлом и полупроводником или между разнородными полупроводниками (см. p-n-переход). Фотоионизацию газов иногда также называют фотоэффектом.

ФОТОЭФФЕКТ, группа явлений, связанных с "освобождением" электронов твердого тела от внутриатомной связи под действием электромагнитного излучения. Различают: 1) внешний фотоэффект, или фотоэлектронная эмиссия, - испускание электронов с поверхности твердого тела под действием света, g-излучения и др. (открыт Г. Герцем в 1887, объяснен А. Эйнштейном); 2) внутренний фотоэффект - то же, что фотопроводимость; 3) вентильный фотоэффект - возбуждение светом эдс на границе между металлом и полупроводником или между разнородными полупроводниками.

photoeffectphotoeffect

m.photoeffect, photoelectric emission

м. физ.

efecto fotoeléctrico

м. физ.

effetto fotoelettrico

ФОТОЭФФЕКТ

испускание эл-нов в-вом под действием эл.-магн. излучения. Ф. был открыт в 1887 нем. физиком Г. Герцем. Первые фундам. исследования Ф. выполнены А. Г. Столетовым (1888), а затем нем. физиком Ф. Ленардом (1899). Первое теоретич. объяснение законов Ф. дал А. Эйнштейн (1905). Большой вклад в теоретич. и эксперим. исследования Ф. внесли А. Ф. Иоффе (1907), П. И. Лукирский и С. С. Прилежаев (1928), И. Е. Тамм и С. П. Шубин (1931).

Ф.— квант. явление, его открытие и исследование сыграло важную роль в эксперим. обосновании квант. теории: только на её основе оказалось возможным объяснение закономерностей Ф. Свободный эл-н не может поглотить фотон, т. к. при этом не могут быть одновременно соблюдены законы сохранения энергии и импульса. Ф. из атома, молекулы или конденсиров. среды возможен из-за связи эл-на с окружением. Эта связь характеризуется в атоме энергией ионизации, в конденсиров. среде — работой выхода Ф. Закон сохранения энергии при Ф. выражается соотношением Эйнштейна:?=ћw-?i, где? — кинетич. энергия фотоэлектрона,?i — энергия ионизации атома; или?=ћw-Ф. При T=0 К и не очень высокой интенсивности света (когда многофотонные эффекты практически отсутствуют) Ф. невозможен, если ћw

Ф. может наблюдаться в газах на отд. атомах и молекулах (фотоионизация). Первичным актом здесь явл. поглощение фотона и ионизация с испусканием эл-на. Вся энергия фотона за вычетом энергии ионизации передаётся испускаемому эл-ну. В конденсиров. средах механизм поглощения фотонов зависит от их энергии. При ћw?Ф излучение поглощается эл-нами проводимости (в металлах) или валентными эл-нами (в полупроводниках и диэлектриках). В результате этого может наблюдаться фотоэлектронная эмиссия (внешний Ф.) с граничной энергией фотонов, равной работе выхода Ф, либо фотоэффект внутренний (фотопроводимость и др. фотоэлектрические явления) с граничной энергией фотонов, равной ширине запрещённой зоны. При ћw, во много раз превышающих энергию межат. связей в конденсиров. среде (g-кванты), фотоэлектроны могут вырываться из «глубоких» оболочек атома. Влияние среды на первичный акт Ф. в этом случае пренебрежимо мало по сравнению с энергией связи эл-на в атоме и Ф. происходит так же, как в изолиров. атомах. Эффективное сечение Ф. 0 сначала растёт с w, а затем, когда ћw становится больше энергии связи эл-нов самых глубоких оболочек атома, уменьшается. Такая зависимость а от со качественно объясняется тем, что чем больше ћw по сравнению с?i, тем пренебрежимее связь эл-на с атомом. Вследствие того, что эл-ны -K-оболочки наиболее сильно связаны в атоме и эта связь возрастает с ат. номером Z, s имеет наибольшее значение для K-электронов и быстро увеличивается при переходе к тяжёлым элементам (=Z5). При ћw порядка внутриат. энергий связи Ф. явл. преобладающим механизмом поглощения гамма-излучения атомами, при более высоких энергиях фотонов его роль становится менее существенной по сравнению с др. механизмами: Комптона эффектом, рождением электронно-позитронных пар.

ФОТОЭФФЕ́КТ -а; м. Физ. Изменение свойств вещества под воздействием световой энергии; фотоэлектрический эффект.

* * *

явление, связанное с освобождением электронов твёрдого тела (или жидкости) под действием электромагнитного излучения. Различают: внешний фотоэффект — испускание электронов под действием света (фотоэлектронная эмиссия), γ-излучения и др.; внутренний фотоэффект — увеличение электропроводности полупроводников или диэлектриков под действием света (фотопроводимость); вентильный фотоэффект — возбуждение светом эдс на границе между металлом и полупроводником или между разнородными полупроводниками (см. р—n-переход). Фотоионизацию газов иногда также называют фотоэффектом.

* * *

ФОТОЭФФЕ́КТ, явление, связанное с освобождением электронов твердого тела (или жидкости) под действием электромагнитного излучения. Различают:

1) внешний фотоэффект — испускание электронов под действием света (фотоэлектронная эмиссия), g-излучения и др.;

2) внутренний фотоэффект — увеличение электропроводности полупроводников или диэлектриков под действием света (фотопроводимость);

3) вентильный фотоэффект — возбуждение светом электродвижущей силы на границе между металлом и полупроводником или между разнородными полупроводниками (см. p-n-переход). Фотоионизацию(см. ФОТОИОНИЗАЦИЯ) газов иногда также называют фотоэффектом.

ФОТОЭФФЕКТ — (1) вентильный возникновение электродвижущей силы (фотоЭДС) между двумя разнородными полупроводниками или между полупроводником и металлом под действием электромагнитного излучения; (2) Ф. внешний (фотоэлектронная эмиссия) — испускание электронов с поверхности веществ под действием электромагнитного излучения в вакуум или др. среду. Обычно длины волн излучения находятся в оптическом диапазоне; (3) Ф. внутренний — перераспределение электронов по энергетическим состояниям в твёрдых и жидких полупроводниках и диэлектриках под действием электромагнитного излучения.