16. Фотоелектричний ефект. Закони фотоефекту. Рівняння Ентшейна.
Фотоелектричний ефект — це виліт електронів із речовини під дією світла (переважно ультрафіолетового), інакше кажучи, це — фотоелектронна емісія. Відкрив фотоелектричний ефект у 1887 р. Генріх Герц, помітивши, що для іскрового розряду між яскраво освітленими цинковими кульками потрібна менша різниця потенціалів, ніж коли кульки не освітлені. Дослідники природи фотоефекту Ф. Ленард, О. Г. Столєтов, В. Гальвакс виявили такі закономірності (закони фотоефекту):
1)
Збільшення енергії світла незмінної 
не
збільшує швидкості вилітаючих з речовини
електронів. Швидкість збільшується при
збільшенні частоти 
(а
отже, зменшенні довжини хвилі) світла.
2) Для кожної речовини існує «червона
межа» фотоефекту, тобто така довжина
хвилі світла, перевищення якої призводить
до зникнення фотоефекту.
3) Збільшення енергії світла незмінної збільшує силу фотоструму насичення на вольт-амперній характеристиці фотоефекту (відкрив О. Г. Столєтов).
Користуючись уявленнями хвильової теорії світла, фізики намагались пов’язати виліт електрона з металу з вимушеними коливаннями електрона у змінному електричному полі світлової хвилі. Але дослідні факти не знаходили пояснення в рамках цієї теорії. Зокрема, незрозумілою була відсутність залежності v від W світла (адже збільшення Wмало б збільшувати амплітуду коливань електрона і сприяти його вильоту з речовини із більшою v). Для пояснення законів фотоефекту Ейнштейн запропонував рівняння фото-ефекту:
,
де А — робота виходу (тобто робота, яка повинна бути здійснена для видалення електрона з речовини у вакуум або в повітря), m — маса електрона. За пояснення законів зовнішнього фотоефекту А. Ейнштейн у 1922 р. був удостоєний Нобелівської премії.
17. Ефект Комптона та його теорiя.
Особливо
чітко проявляються корпускулярні
властивості світла в явищі розсіяння
рентгенівських променів. А. Комптон,
досліджуючи у 1923 р. розсіяння
монохроматичних рентгенівських променів
речовинами з легкими атомами (парафін,
бор), виявив, що у складі розсіяного
випромінювання, поряд з випромінюванням
початкової довжини хвилі λ, спостерігається
також випромінювання більшої довжини
хвилі λ'. Досліди Комптона показали, що
довжина хвилі
розсіяного випромінювання більша за
довжину хвилі
падаючого випромінювання, причому
різниця
не залежить від довжини хвилі
падаючого випромінювання і природи
розсіювальної речовини, а визначається
лише величиною кута розсіяння
:Пояснити
ефект Комптона можна на основі квантових
уявлень про природу світла. Якщо вважати,
що випромінювання є потоком фотонів,
то ефект Комптона це результат пружного
зіткнення рентгенівських фотонів з
вільними електронами речовини (для
легких атомів електрони слабо зв'язані
з ядрами атомів, тому їх можна вважати
вільними). У процесі
цього зіткнення фотон передає електрону
частину своїх енергії й імпульсу
відповідно до законів їх збереження.
Якщо електрон сильно зв'язаний з атомом,
то при розсіянні на ньому фотона останній
передає енергію й імпульс не електрону,
а атому загалом. Маса атома в багато
разів більша від маси електрона. Тому
атому передається лише незначна частина
енергії фотона, так що довжина хвилі
розсіяного випромінювання практично
не відрізняється від довжини хвилі
падаючого випромінювання. Частка
електронів, сильно зв'язаних в атомах,
збільшується із зростанням порядкового
номера елемента і відповідно із зростанням
маси атомів. Тому, чим важчі атоми
розсіювальної речовини, тим більша
інтенсивність незміщеної компоненти
в розсіяному випромінюванні. Ефект
Комптона спостерігається не лише на
електронах, але і на інших заряджених
частинках, наприклад, протонах, але
внаслідок великої маси протона його
віддача відчувається лише при розсіянні
електронів дуже великих енергій.