3.1. Основні базові знання, вміння, навички, необхідні для вивчення теми (Міждисциплінарна інтеграція).

№ п/п	Дисципліна	Знати	Вміти
	Математика	Квадратні рівняння	Вміти розв’язувати
	Фізика	Електричний струм	Дати загальну характеристику

3.2. Зміст теми: Фотоефект і його закони.

Намагаючись підвищити чутливість своєї недосконалої приймальної установки до електромагнітних хвиль, І. Герц випробовував різні впливи на приймальний вібратор. Він помітив, що освітлення його промінням електричної дуги зменшує пробивну напругу і полегшує приймання хвиль, але не дав точного пояснення природи дії світла на речовину електродів.

Г рупа вчених різних країн розпочала вивчення цього явища. Велику серію дослідів виконав російський фізик О. Г. Столєтов. Переконавшись, що світло дуги розряджає від'ємно заряджену пластинку цинку і не розряджає заряджену позитивно, він вирішив, що фотоефект пов'язано з виділенням від'ємних зарядів з цинку. Для перевірки гіпотези він склав установку, спрощену схему якої показано на рис. 351. Великий плоский конденсатор утворювали цинкова пластинка К і сітковий електрод А, дуга D освітлювала поверхню цинку крізь чарунки сітки. За допомогою фільтрів змінювали довжину хвилі світла, можна було змінювати і світловий потік Ф.

Дослідження залежності сили фотоструму Іφ, у проміжку між елек­тродами А і К від напруги U_А, поданої на них, показали, що вона має вигляд графіка, який зображено на рис. 362. Збільшення позитивної напруги на аноді А досить швидко доводить струм до насичення, тобто усі звільнені з К негативні заряди досягають анода. Струм на­сичення тим більший (для сталої довжини хвилі світла), чим більший світловий потік і чим більшу енергію несе світло. Для припинення фотоструму необхідна від'ємна напруга — u₁, що дозволяє обчислити найбільшу швидкість υ_max від'ємних часток, які вилітають з масою т і зарядом е:

Чим більша частота світла, тим більша швидкість частинок, які вилітають. Фізиків дивували дві обставини:

а) світловий потік не впливає на швидкість фотоелектронів;

б) при зменшенні частоти світла нижче межі υ_min (довжина хвилі λ_mах), незалежно від значення світлового потоку Ф, воно перестає утворювати фотострум.

Як висновок з дослідів сформулювали три закони фотоефекту.

1. Найбільша швидкість (і початкова енергія) вибитих світлом електронів визначається тільки частотою світла і не залежить від його інтенсивності (від світлового потоку).

2. Для кожної речовини існує межа— мінімальне значення частоти світла (червона межа фотоефекту υ_min), яка ще викликає фотоефект. Світло меншої частоти незалежно від інтенсивності фотоефекту не створює.

3. Фотострум насичення (кількість вибитих) електронів прямо пропорційний інтенсивності світла.

Четвертим законом вважають факт безінерційності фотоефекту, встановлений О. Г. Столєтовим: електрони вилітають в момент падіння світла з υ ≥ υ_min, на поверхню тіла. Зауважимо, що ототожнення частинок, які вилітають з електронами, настало майже через 10 років після дослідів Столєтова, коли Дж. Дж. Томсон виміряв відношення е/m для частинок з негативними зарядами, які утворюються при фотоефекті, при термоемісії та при розряді у газі з низьким тиском, і довів, що йдеться про одне і те саме — електрони.