ФОТОЭФФЕКТ

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.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983.