До трех часов в день: в Британии допускают отключения электроэнергии в случае холодной зимы и перебоев с газом
Подпишитесь на нашу рассылку ”Контекст”: она поможет вам разобраться в событиях.
Автор фото, Getty Images
Национальная энергосеть Великобритании, компания National Grid, предупредила, что если зимой запасы газа в стране окажутся на критическом уровне, то начнутся перебои с электричеством, которые могут длиться до трех часов в день.
Компания поспешила заверить потребителей, что такой сценарий маловероятен. Тем не менее его нельзя полностью исключать, если энергетический кризис усугубится.
Скорее всего отключения будут происходить в часы пик — утром или ранним вечером, причем в разных регионах — в разное время, и в любом случае потребители будут заранее предупреждены, так что особых проблем, по мнению National Grid, это вызвать не должно.
- Британия впервые полностью отказалась от российских энергоносителей и радикально сократила прочий импорт из РФ
- Выжить без российского газа.
Европа согласовала план холодной зимовки - Кто взорвал «Северный поток»? Европа расследует мегадиверсию на главном газопроводе из России
Европа согласовала план холодной зимовкиЕще в августе, во время борьбы за лидерство в Консервативной партии, Лиз Трасс обещала, что не допустит нормирования электроэнергии. Однако более 40% вырабатываемого в стране электричества генерируется на станциях, работающих на газе. Вдобавок Британия импортирует электроэнергию по кабелю из континентальной Европы.
По словам представителей National Grid, «беспрецедентный хаос и волатильность» на энергетическом рынке возникли из-за российского вторжения в Украину.
После того как Россия перекрыла поток газа в Европу, многие страны вынуждены были срочно искать альтернативные источники поставок. И хотя Британия в меньшей степени, чем континентальная Европа, зависит от российского газа, она испытывает эффект домино от любого сокращения поставок в Европу.
Автор фото, Getty Images
В своем отчете National Grid предусматривает три возможных сценария развития событий грядущей зимой.
Основной заключается в том, что газа в стране хватит на то, чтобы спокойно перезимовать. Однако два других варианта внушают меньше оптимизма.
Пропустить Подкаст и продолжить чтение.
Подкаст
Что это было?
Мы быстро, просто и понятно объясняем, что случилось, почему это важно и что будет дальше.
эпизоды
Конец истории Подкаст
В первом случае предполагается, что энергетический кризис в Европе не позволит Британии импортировать электроэнергию из Франции, Бельгии и Нидерландов, хотя поставки из Норвегии продолжатся.
При этом зима может выдаться особо морозной и при этом безветренной, так что ветряные турбины не смогут выдать ожидаемой мощности. На этот случай Национальная сеть заключила договоры сразу с несколькими компаниями, которые будут держать наготове генераторы, работающие на угле, и с 1 ноября запустит схему, которая будет стимулировать снижение потребления электроэнергии предприятиями и домохозяйствами в часы пик.
Вместе взятые, эти меры, по мнению National Grid, помогут избежать перебоев с подачей электроэнергии.
Но есть и еще один, наименее вероятный, но самый пугающий сценарий, при котором энергетический кризис в Европе обострится настолько, что Британии просто не хватит газа.
И вот уже в этом случае поставщики электроэнергии вынуждены будут нормировать подачу электричества и отключать сети сроком до трех часов в день.
Число людей, которым станут отключать электричество, будет зависеть от того, как много электростанций придется останавливать из-за нехватки газа, утверждает National Grid, добавляя, что жизненно важная инфраструктура, к примеру больницы, от перебоев не пострадает.
Большинство жителей страны уже были подготовлены к резкому росту цен на энергоносители начиная с 1 октября, однако удар оказался не таким сильным, как ожидалось, после того как власти установили потолок цен за газ и электричество, чтобы избежать социальных потрясений.
И тем не менее, National Grid обещает британцам непростую зиму.
«У нас одна из самых надежных энергетических систем в мире, и мы находимся в выгодных условиях, — заявила по поводу прогнозов National Grid организация Ofgem, контролирующая деятельность энергетических компаний Британии, — Тем не менее, ответственный и предусмотрительный энергетический сектор обязан обеспечить принятие правильных мер на случай непредвиденных обстоятельств, поэтому мы работаем с правительством, National Grid и ключевыми партнерами для защиты потребителей, чтобы Великобритания была полностью готова к любым трудностям, которые могут возникнуть этой зимой».
Представитель правительства (по протоколу он не представляется) заявил, что там «уверены в наших планах защитить домохозяйства и бизнесы во всем диапазоне сценариев».
TSMC проверяет последствия отключения электроэнергии на юге Тайваня
www.adv.rbc.ru
www.adv.rbc.ru
Инвестиции
Телеканал
Газета
Pro
Инвестиции
РБК+
Новая экономика
Тренды
Недвижимость
Спорт
Стиль
Национальные проекты
Город
Крипто
Дискуссионный клуб
Исследования
Кредитные рейтинги
Франшизы
Конференции
Спецпроекты СПб
Конференции СПб
Спецпроекты
Проверка контрагентов
РБК Библиотека
Подкасты
ESG-индекс
Политика
Экономика
Бизнес
Технологии и медиа
Финансы
РБК КомпанииРБК Life
www.
Прямой эфир
Ошибка воспроизведения видео. Пожалуйста, обновите ваш браузер.
www.adv.rbc.ru
Фото: Shutterstock
TSMC проводит оценку степени влияния сбоев в подаче электроэнергии на работу заводов компании, расположенных на Тайване. Об этом сообщает Reuters.
По сообщениям, к масштабному отключению электроэнергии привела аварийная остановка оборудования на угольной электростанции в Гаосюне на юге Тайваня, второй крупнейшей угольной электростанции острова.
TSMC — тайваньская компания, занимающаяся изучением и производством полупроводников. Ранее производитель принял решение приостановить поставку чипов в Россию.
Следите за новостями компаний в телеграм-канале «Каталог РБК Инвестиций»
Автор
Марина Стрельникова
Смотри на нашем YouTube-канале
Лидеры роста
Лидеры падения
Валюты
Товары
Индексы
Курсы валют ЦБ РФ
+1,67% ₽2 411 Купить Группа «Черкизово» GCHE
+1,49% $52,44 Купить Shell SHEL
+1,42% ₽0,00717 Купить ТГК-1 TGKA
+1,37% ₽770,4 Купить Русагро AGRO
+1,06% $28,5 Купить Marathon Oil MRO
-10,99% $34,74 Купить Roblox Corporation RBLX
-8,6% $219,38 Купить Microstrategy MSTR
-8,47% ₽14,78 Купить «Русгрэйн» RUGR
-8,32% ₽195,15 Купить «Газпром» GAZP
-8,22% $27,48 Купить Shopify SHOP
+1,68% $0,983 Купить EUR/USD
+1,36% ₽59,900 Купить EUR/RUB
+0,16% ₽61,003 Купить USD/RUB
-0,68% ₽8,497 Купить CNY/RUB
— — Купить CHF/RUB
— — Купить GBP/RUB
+3,11% $97,62 BRENT +0,09% $958,9 Platinum -0,66% $1 703,4 GOLD -0,77% $20,75 Silver
-0,03% 801,77 IFX-Cbonds -3,76% 1 944,75 IMOEX -3,81% 1 005,04 RTSI -3,91% 640,34 Индекс SPB100
+2,98% ₽59,976 EUR
+1,65% ₽61,248 USD
+0,03% ₽8,594 CNY
Каталог
Начните инвестировать с профессионалами Подробнее
www.
adv.rbc.ru
«Отправьте эти счета в Москву!» Глава ЕК переложила ответственность за дорогое электричество на Россию
Глава Еврокомиссии Урсула фон дер Ляйен в ответ на критику со стороны Европарламента из-за цен на электроэнергию и газ в странах Евросоюза предложила недовольному депутату от Франции Манон Обри отправить счета за электричество в Москву. Ранее Bloomberg писал, что фон дер Ляйен должна «четко и ясно» разъяснить жителям ЕС перспективы грядущей зимы на фоне энергетического кризиса. Тем временем, счета за газ в ЕС выросли в 10 раз в сравнении с допандемийным уровнем. Подробнее — в материале «Газеты.Ru».
Глава Еврокомиссии Урсула фон дер Ляйен после критики ряда депутатов Европарламента на фоне роста цен на электроэнергию и газ в ЕС перевела всю ответственность на Россию и предложила депутату от Франции Манон Обри отправить счета за электричество в Москву.
Ранее французский депутат продемонстрировала главе ЕК значительно выросшие счета за газ и электричество, которые ей прислали избиратели.
Обри в ходе дебатов в Страсбурге заявила фон дер Ляйен, что «нынешний кризис все переживают в Европе по-разному», и пока энергетические компании получают сверхдоходы «при попустительстве Еврокомиссии», некоторым французам приходится выбирать — оплатить счета или купить продукты.
Фон дер Ляйен ответила на критику Обри и заявила, что причина роста цен кроется в действиях России.
«Счета, которые вы нам продемонстрировали, по-французски это действительно можно назвать «невыносимым». Это правда, но знаете что — отправьте эти счета в Москву!» — ответила на критику депутата фон дер Ляйен.
Также глава ЕК заявила, что стоимость газа в ЕС выросла в 10 раз по сравнению с допандемийным уровнем.
«Цены на газ выросли более чем в 10 раз по сравнению с периодом до пандемии. Но европейцы отважно отвечают на эту ситуацию», — сказала фон дер Ляйен.
Она также сообщила, что газохранилища стран ЕС заполнены на 84%, однако этого недостаточно, чтобы стать независимыми от российских энергоносителей. Она призвала бороться с «манипуляциями на газовом рынке» и обратилась к странам ЕС с призывом снижать энергопотребление.
«Мы не должны впадать в обреченность и мрак». В Австрии надеются на переговоры с РФ
Министр иностранных дел Австрии Александр Шалленберг заявил в интервью Wiener Zeitung, что верит…
09 сентября 13:49
В Кремле неоднократно отвергали обвинения ЕС в манипуляциях ценами на газ. Так, 4 сентября пресс-секретарь президента РФ Дмитрий Песков заявил, что отказ Европы от сервисного обслуживания оборудования газопровода «Северный поток» — это вина принимавших решения о санкциях «горе-политиков, которые заставляют своих граждан умирать от инсультов из-за счетов за электроэнергию, причем после похолодания ситуация станет еще хуже». Президент России Владимир Путин ранее заявил, что цены на энергоносители поползли вверх из-за политики Запада.
«Зима потребует жертв»
13 сентября журналист издания Bloomberg Лайонел Лорен призвал фон дер Ляйен «четко и ясно» рассказать жителям ЕС, что их ждет тяжелая зима, которая потребует от них жертв при любом развитии энергетического кризиса.
«Фон дер Ляйен должна четко и ясно сказать гражданам, что зима потребует жертв и что потребление энергии придется снизить на 10-15%. А еще она должна заявить им, что страны — члены Евросоюза сделают все возможное, чтобы разделить издержки и максимально увеличить поставки из нероссийских источников», — заявил Лорен.
Автор отметил, что главе ЕК предстоит проверка лидерских качеств для восстановления доверия европейцев к властям ЕС. По его мнению, уровень доверия населения к политическим «тяжеловесам» вроде экс-канцлера ФРГ Ангелы Меркель и президента Франции Эммануэля Макрона крайне низок, поэтому у фон дер Ляйен есть возможность воспользоваться этим.
«Чтобы принимать такие решения, требуется сильное политическое руководство, которого нет, потому что голоса тяжеловесов типа Ангелы Меркель и Марио Драги уже не слышны, а Олафа Шольца и Эммануэля Макрона слушают без внимания.
У фон дер Ляйен есть шанс заполнить образовавшуюся брешь, но она должна без стеснений объявить «чрезвычайное положение» в масштабах всего ЕС», — уверен автор.
Журналист также добавил, что это разделение издержек приведет к отмене ранее принятых решений. Например, Германии придется продлить работу АЭС, так как Евросоюзу важны «все до последнего» источники энергии, чтобы не оставить заводы и домохозяйства вовсе без отопления.
Сверхдоходы энергетиков
13 сентября Еврокомиссия решила не устанавливать предельную цену на российский газ, однако настаивает на введении налога на «избыточную прибыль» энергетических компаний. Также власти ЕС хотят ограничить доходы производителей электроэнергии — сверхприбыль будет направлена на помощь потребителям. Еврокомиссия намерена до конца сентября созвать экстренное заседание для выработки мер по выходу из энергетического кризиса.
Еврокомиссия не будет устанавливать потолок цен на газ из России
Еврокомиссия решила не устанавливать предельную цену на российский газ, однако настаивает.
..
13 сентября 22:05
Уже 14 сентября ЕК внесла официальное предложение снизить электропотребление на 10% до 31 марта 2023 года и на 5% в часы пикового потребления. Отмечается, что сокращение потребления энергии будут рассчитывать исходя из средних показателей этого периода за последние пять лет.
Кроме того, Еврокомиссия предложила ввести временный «потолок» на прибыль энергетических компаний с низкой себестоимостью электрогенерации.
«Потолок» предлагается установить на уровне €180 за МВт·ч, в том числе для производителей угольной, атомной и возобновляемой электроэнергии, которые «поставляют электричество в сеть по цене ниже уровня цен, определяемого более дорогими поставщиками» (к примеру, газовыми или мазутными ТЭС).
«Эти компании с низким уровнем себестоимости энергии получают чрезмерные прибыли при относительно стабильных издержках производства, тогда как дорогие газовые электростанции задирают цены вверх», — пояснили в Еврокомиссии.
В ЕК отметили, что сверхдоходы предлагается направлять потребителям, чтобы помочь им оплачивать счета.
фотоэлектрический эффект | Определение, примеры и приложения
- Ключевые специалисты:
- Альберт Эйнштейн Роберт Милликен Филипп Ленард
- Похожие темы:
- фотопроводимость фотоэлектрон фотоэлектрическая работа выхода фотоэлектрическая пороговая частота Отношение Эйнштейна
Просмотреть весь связанный контент →
Резюме
Прочтите краткий обзор этой темы
Подумайте, как открытие Генрихом Герцем фотоэлектрического эффекта привело к теории света Альберта Эйнштейна
Посмотреть все видео к этой статье фотоэлектрический эффект , явление, при котором электрически заряженные частицы высвобождаются из материала или внутри него, когда он поглощает электромагнитное излучение. Эффект часто определяют как выброс электронов из металлической пластины, когда на нее падает свет. В более широком определении лучистой энергией может быть инфракрасный, видимый или ультрафиолетовый свет, рентгеновские лучи или гамма-лучи; материал может быть твердым, жидким или газообразным; и высвобождаемые частицы могут быть ионами (электрически заряженными атомами или молекулами), а также электронами.
Это явление имело фундаментальное значение для развития современной физики из-за загадочных вопросов, которые оно поднимало о природе света — поведение частиц в сравнении с поведением волн, — которые были окончательно решены Альбертом Эйнштейном в 1919 г.05. Эффект остается важным для исследований в областях от материаловедения до астрофизики, а также служит основой для множества полезных устройств.
Открытие и ранние работы
Фотоэффект был открыт в 1887 году немецким физиком Генрихом Рудольфом Герцем. В связи с работой над радиоволнами Герц заметил, что, когда ультрафиолетовый свет падает на два металлических электрода с приложенным к ним напряжением, свет изменяет напряжение, при котором происходит искрообразование. Это отношение между светом и электричеством (отсюда фотоэлектрический ) был выяснен в 1902 году другим немецким физиком Филиппом Ленардом. Он продемонстрировал, что электрически заряженные частицы высвобождаются с поверхности металла при ее освещении и что эти частицы идентичны электронам, открытым британским физиком Джозефом Джоном Томсоном в 1897 году.
Дальнейшие исследования показали, что фотоэффект представляет собой взаимодействие между светом и материей, которое не может быть объяснено классической физикой, описывающей свет как электромагнитную волну. Одно необъяснимое наблюдение заключалось в том, что максимальная кинетическая энергия высвобожденных электронов не зависит от интенсивности света, как ожидалось в соответствии с волновой теорией, а вместо этого пропорциональна частоте света. Интенсивность света действительно определяла количество электронов, выпущенных из металла (измеряемое как электрический ток). Еще одно загадочное наблюдение заключалось в том, что между приходом излучения и испусканием электронов практически не было временной задержки.
фотоэлектрический эффект: открытие Эйнштейна, удостоенное Нобелевской премии
Посмотреть все видео к этой статье Рассмотрение этих неожиданных явлений привело Альберта Эйнштейна к формулировке в 1905 году новой корпускулярной теории света, в которой каждая частица света, или фотон, содержит фиксированное количество энергии или кванта, которое зависит от частоты света.
В частности, фотон несет энергию E , равную ч f , где f — частота света, а ч — это универсальная постоянная, которую немецкий физик Макс Планк вывел в 1900 году для объяснения распределения длины волны излучения черного тела, то есть электромагнитного излучения, испускаемого горячим телом. Соотношение можно также записать в эквивалентной форме E = h c /λ, где c — скорость света, а λ — его длина волны, показывая, что энергия фотона обратно пропорциональна его длина волны.
Британника Викторина
Физика и законы природы
Какая сила замедляет движение? Каждому действию есть равное и противоположное что? В этом викторине по физике нет ничего, что E = mc было бы квадратным.
Эйнштейн предположил, что фотон проникнет в материал и передаст свою энергию электрону. По мере того, как электрон движется через металл с высокой скоростью и, наконец, выходит из материала, его кинетическая энергия уменьшается на величину ϕ, называемую работой выхода (аналогично работе выхода электрона), которая представляет собой энергию, необходимую для того, чтобы электрон покинул пространство.
металл. В силу сохранения энергии это рассуждение привело Эйнштейна к фотоэлектрическому уравнению E k = h f − ϕ, где E k — максимальная кинетическая энергия вылетевшего электрона.
Хотя модель Эйнштейна описывала испускание электронов из освещенной пластины, его фотонная гипотеза была настолько радикальной, что не была общепринятой до тех пор, пока не получила дальнейшего экспериментального подтверждения. Дальнейшее подтверждение произошло в 1916 году, когда чрезвычайно точные измерения американского физика Роберта Милликена подтвердили уравнение Эйнштейна и показали с высокой точностью, что значение постоянной Эйнштейна ч — то же самое, что и постоянная Планка. Наконец, в 1921 году Эйнштейну была присуждена Нобелевская премия по физике за объяснение фотоэлектрического эффекта.
Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас
В 1922 году американский физик Артур Комптон измерил изменение длины волны рентгеновских лучей после их взаимодействия со свободными электронами и показал, что это изменение можно рассчитать, рассматривая рентгеновские лучи как состоящие из фотонов.
Комптон получил 1927 Нобелевская премия по физике за эту работу. В 1931 году британский математик Ральф Говард Фаулер расширил понимание фотоэлектрической эмиссии, установив связь между фотоэлектрическим током и температурой в металлах. Дальнейшие усилия показали, что электромагнитное излучение также может испускать электроны в изоляторах, которые не проводят электричество, и в полупроводниках, различных изоляторах, которые проводят электричество только при определенных обстоятельствах.
Фотоэлектрические принципы
Согласно квантовой механике, электроны, связанные с атомами, находятся в определенных электронных конфигурациях. Самая высокая энергетическая конфигурация (или энергетическая зона), которая обычно занята электронами для данного материала, известна как валентная зона, и степень ее заполнения в значительной степени определяет электропроводность материала. В типичном проводнике (металле) валентная зона примерно наполовину заполнена электронами, которые легко перемещаются от атома к атому, неся ток.
В хорошем изоляторе, таком как стекло или резина, валентная зона заполнена, и эти валентные электроны обладают очень малой подвижностью. Подобно изоляторам, полупроводники обычно имеют заполненные валентные зоны, но, в отличие от изоляторов, требуется очень небольшая энергия, чтобы возбудить электрон из валентной зоны в следующую разрешенную зону энергии, известную как зона проводимости, потому что любой электрон, возбужденный до этой более высокой энергии Уровень относительно свободный. Например, ширина запрещенной зоны для кремния составляет 1,12 эВ (электрон-вольт), а для арсенида галлия — 1,42 эВ. Это находится в диапазоне энергии, переносимой фотонами инфракрасного и видимого света, которые поэтому могут поднимать электроны в полупроводниках в зону проводимости. (Для сравнения, обычная батарейка для фонарика сообщает 1,5 эВ каждому прошедшему через нее электрону. Для преодоления запрещенной зоны в изоляторах требуется гораздо более мощное излучение.) В зависимости от того, как сконфигурирован полупроводниковый материал, это излучение может увеличить его электропроводность на добавление к электрическому току, уже индуцированному приложенным напряжением ( см.
фотопроводимость), или он может генерировать напряжение независимо от каких-либо внешних источников напряжения ( см. фотогальванический эффект).
Фотопроводимость возникает из-за электронов, освобождаемых светом, а также из-за потока положительного заряда. Электроны, поднятые в зону проводимости, соответствуют отсутствующим отрицательным зарядам в валентной зоне, называемым «дырками». И электроны, и дырки увеличивают ток, когда полупроводник освещается.
При фотогальваническом эффекте напряжение генерируется, когда электроны, освобождаемые падающим светом, отделяются от образовавшихся дырок, создавая разность электрических потенциалов. Обычно это делается с помощью p — n переход, а не чистый полупроводник. Переход p — n возникает на стыке полупроводников типа p (положительный) и n (отрицательный). Эти противоположные области создаются добавлением различных примесей для производства избыточных электронов (тип n ) или избыточных дырок (тип p ).
Освещение высвобождает электроны и дырки на противоположных сторонах соединения, создавая напряжение на соединении, которое может продвигать ток, тем самым преобразовывая свет в электрическую энергию.
Другие фотоэлектрические эффекты вызываются излучением более высоких частот, таким как рентгеновские лучи и гамма-лучи. Эти фотоны с более высокой энергией могут даже высвобождать электроны вблизи ядра атома, где они прочно связаны. Когда такой внутренний электрон выбрасывается, внешний электрон с более высокой энергией быстро падает вниз, чтобы заполнить вакансию. Избыток энергии приводит к испусканию одного или нескольких дополнительных электронов из атома, что называется эффектом Оже.
При высоких энергиях фотонов также наблюдается эффект Комптона, возникающий при столкновении фотона рентгеновского или гамма-излучения с электроном. Эффект можно проанализировать с помощью тех же принципов, которые управляют столкновением между любыми двумя телами, включая сохранение количества движения.
Фотон отдает энергию электрону, что соответствует увеличению длины волны фотона согласно соотношению Эйнштейна E = ч с /λ. Когда столкновение таково, что электрон и фотон расходятся под прямым углом друг к другу, длина волны фотона увеличивается на характерную величину, называемую комптоновской длиной волны, 2,43 × 10 −12 метров.
Фотоэлектричество: определение, уравнение и использование
Фотоэлектричество — это электричество, возникающее при взаимодействии света с материей. Фотоэлектрический эффект — это явление, которое возникает, когда свет воздействует на материалы и вызывает выброс электронов из материала. Это также означает, что свет производит электричество, которое представляет собой не что иное, как движущиеся заряды (в данном случае электроны).
Мы говорим о фотоэлектричестве , потому что «фото» — это греческое слово, обозначающее свет. Когда свет с высокой энергией воздействует на материал и вызывает выброс электронов из него, выброшенные электроны называются фотоэлектронами .
Рис. 1. Эмиссия фотоэлектрона с поверхности металла. Источник: Огулкан Тезкан, StudySmarter.
В современных технологиях фотоэлектрический эффект используется в различных приложениях, таких как экспонометры, которые регулируют автоматическую диафрагму на различных типах камер, солнечных элементах, фотоумножителях и устройствах ночного видения.
Развитие концепции фотоэффекта
Фотоэффект впервые наблюдал Генрих Герц в 1887 г., который использовал катушку с искровым разрядником в приемнике прибора, который он использовал для своих измерений. Он проводил свои наблюдения в темном ящике, чтобы более четко видеть искру, но когда он заметил, что максимальная длина искры внутри ящика уменьшается, ему пришлось выбрать другой подход.
Затем он использовал катушку для индуктора и лейденскую банку, которая представляет собой стеклянную банку со слоями металлической фольги как снаружи, так и внутри. Он использовался как ранний вид конденсатора.
Между отправителем электромагнитных волн и приемником стеклянный экран поглощал УФ-излучение, что помогало электронам перепрыгивать через зазор.
Рис. 2. Экспериментальная установка Герца. Источник: Огулкан Тезкан, StudySmarter.
Хотя Герц наблюдал фотоэффект, он не объяснял его. Это сделал Альберт Эйнштейн .
Первоначальные эксперименты не могли объяснить, почему на испускаемые электроны влияло использование более высоких световых частот , а не яркости света . Эйнштейн объяснил, что кинетическая энергия фотоэлектрона равна напрямую пропорционально частоте света. Он утверждал, что свет действует как частица (фотон) и что его энергия равна произведению постоянной Планка ч и частоты света ф.
Роберт Милликен не согласился с этим предложением и заявил, что при правильном проведении эксперимента электроны не высвобождаются.
Он провел свой собственный эксперимент в вакууме , чтобы гарантировать, что ничто в атмосфере не будет мешать или способствовать созданию течения.
Однако в конце концов Милликен продемонстрировал, что фотоэффект все-таки был правдой, что помогло Эйнштейну получить Нобелевскую премию 1921 года за свою теорию фотоэффекта. Сам Милликен получил Нобелевскую премию 1923 года за свою работу по определению заряда электрона и подтверждению теории Эйнштейна.
Пример фотоэффекта
Давайте рассмотрим следующий пример, который поможет нам понять концепцию фотоэффекта.
Фотоэлектрон с кинетической энергией 5,0 эВ вылетает из железной пластины. Определить энергию и частоту фотона, упавшего на пластину.
Для этого нам нужно знать, что такое работа выхода. Для высвобождения фотоэлектрона из металлической пластины требуется определенное значение энергии. Работа выхода Φ — это наименьшее количество энергии, которое должен передать фотон, чтобы высвободить фотоэлектрон.
В случае железной пластины работа выхода равна 4,5 эВ: 92⋅кг/с. Разделив энергию на постоянную Планка, мы можем определить частоту света.
Как фотоэлектричество повлияло на волновую теорию света?
Фотоэлектричество и фотоэффект помогли опровергнуть волновую теорию света, потому что, если бы свет вел себя только как волна, фотоэффект не возник бы.
Если бы волновая теория света была верна, то свет, падающий на металлическую поверхность, привел бы к равномерному распространению волны по поверхности и к тому, что каждый свободный электрон на этой поверхности получал бы небольшую энергию с каждой падающей волной. Поскольку свет продолжает воздействовать на поверхность, в конце концов каждый электрон получит достаточно энергии, чтобы вырваться из металла. Для низкочастотного света это заняло бы больше времени, но в конечном итоге произошло бы высвобождение электронов.
Однако теперь мы знаем, что никакие электроны не испускаются, если волна ниже пороговой частоты (или работы выхода энергии), и волновая теория света не может объяснить эту пороговую частоту.
Фотоэлектричество – основные выводы
- Фотоэлектричество – это электричество, возникающее в результате воздействия света на материал.
- Фотоэлектрический эффект — это явление, которое возникает, когда электроны выбрасываются из материала под действием света, воздействующего на него. Это также означает, что свет производит электричество (фотоэлектричество). 92⋅кг/с, а f — частота света.
Фотоэлектричество: научная деятельность в области электричества и магнетизма
Воссоздайте эксперимент, подтвердивший теорию Эйнштейна о том, что световые волны состоят из квантованной энергии — того, что мы сейчас называем фотонами.
Тема:
История
Физика
Электричество и магнетизм
Свет
Квант
Социальные науки
Электростатика
Photon
Electron
Заряд
Фотоэлектрический эффект
NGSS и EP & CS:
CCCS
Причина и следствие
, Продорация, и количественная
.
Инструменты и материалы
- Двухлитровая мензурка или большая стеклянная банка с широким горлышком.
- Лист цинка или оцинкованной стали немного больше, чем горловина стакана
- Металлическая скрепка
- Тонкие полоски алюминированного майлара (иногда продаются как мишура)
- Двухфутовая (50-сантиметровая) трубка из ПВХ диаметром 3/4 дюйма или 1 дюйм (1,5 или 2,5 см).
- Шерстяная ткань
- Источник ультрафиолетового света (солнце или ультрафиолетовый свет, также известный как черный свет)
- Сверло (не показано)
- Лента
- Дополнительно: черная бумага
Сборка
- Просверлите отверстие в центре цинкового или стального листа.
- Проденьте скрепку через отверстие. Согните его так, чтобы получился крючок, и прикрепите его скотчем.
- Нарежьте алюминизированный майлар на полоску длиной около 4 дюймов (10 см).
- Наденьте алюминизированный майлар на скрепку так, чтобы два конца свисали вниз.
- Поместите цинковую пластину на горлышко банки так, чтобы алюминизированный майлар свободно свисал внутри банки. Вы только что построили электроскоп.
Действия и уведомления
В месте, где нет ультрафиолетового света, например, в помещении без солнечного света, протрите ПВХ ватой, пока он не потрескается. Это создает заряд на трубке из ПВХ.
Проведите по цинковой пластине заряженной трубкой из ПВХ и обратите внимание на то, что концы алюминированного майлара расходятся. По мере того как пластина разряжается в течение десятков секунд, алюминированный майлар должен медленно восстанавливаться. В зависимости от освещения в вашей комнате, закрывая заднюю сторону банки черной плотной бумагой (как показано на фото выше), вы сможете лучше разглядеть вещи.
Снова зарядите электроскоп, снова постукивая по пластине заряженной трубкой из ПВХ.
Затем включите ультрафиолетовый свет или дайте солнечному свету поразить цинковую пластину. Обратите внимание на то, что майлар быстро собирается вместе, когда пластина разряжается.
Что происходит?
Когда вы натираете ПВХ шерстью, он становится отрицательно заряженным. Когда вы прикасаетесь заряженной трубкой из ПВХ к цинковой пластине, часть отрицательного заряда переходит от ПВХ к цинку, делая его отрицательно заряженным. Отрицательный заряд распространяется на два плеча алюминированного майлара. Отрицательные заряды отталкиваются друг от друга, и кусочки майлара расходятся. Со временем заряды покидают майлар, и части в конечном итоге снова собираются вместе.
Когда на цинк попадает ультрафиолетовый свет, майлар быстро срастается, потому что электроны выбиваются из цинка, когда он поглощает ультрафиолетовые фотоны. Ультрафиолетовый свет имеет более высокую энергию, чем видимый свет, у фотонов которого недостаточно энергии, чтобы выбить электроны из цинка.
Когда видимый свет (например, комнатный свет) падает на цинк, майлар остается растянутым. Когда пластина подвергается воздействию ультрафиолетового света (солнечного или черного света), электроны выбиваются, и майлар снова восстанавливается. Испускание электронов куском металла при попадании на него света называется фотоэлектрическим эффектом.
Дальше
Эйнштейн объяснил фотоэффект тем, что электроны в металле поглощают энергию отдельных фотонов. Энергия фотона E пропорциональна его частоте f . Эта связь показана в уравнении
Э= вч
где ч — постоянная Планка.
Вы можете получить цинковую пластину, разобрав нещелочную батарею типа D. Обычно они имеют пометку «для тяжелых условий эксплуатации». Внутри внешнего стального корпуса находится оболочка из чистого цинка, которую можно разрезать ножницами. Внимание: Не разбирайте щелочную батарею.
Сопутствующие закуски
Электроскоп
Соберите электроскоп для обнаружения электрического заряда с помощью соломинок.