Закони фотоефекту.
Перший закон фотоефекту: Сила фотоструму насичення прямо пропорційна падаючому на фотокатод світловому потоку.
Другий закон фотоефекту: Максимальна швидкість (кінетична енергія) вирваних випромінюванням електронів не залежить від інтенсивності світлового потоку, а визначається лише частотою (довжиною) цього випромінювання.
Третій закон фотоефекту: Червона межа фотоефекту визначається лише матеріалом освітлюваного електрода і не залежить від інтенсивності світлового потоку.
Червона межа фотоефекту – це найбільша довжина хвилі (найменша частота) падаючого випромінювання ,за якої ще можна спостерігати фотоефект.
Чи можна пояснити закони фотоефекту з точки зору електромагнітної теорії світла?
З точки зору електромагнітної теорії світла можна пояснити тільки перший закон фотоефекту: чим більша інтенсивність падаючого на катод випромінювання, тим більшу енергію воно переносить і тим більшу кількість електронів може вирвати з поверхні речовини.
Другий закон теорія пояснити не змогла: згідно з теорією, чим більша інтенсивність (енергія) світлового потоку, тим більшу енергію отримує електрон і тим більшою має бути його кінетична енергія, а енергія хвилі залежить від амплітуди коливань і не залежить від частоти.
Третій закон теорія також не пояснила: за хвильовою теорією фотоефект має спостерігатися за будь – якої частоти світла, оскільки енергія, яку одержує електрон при розгойдуванні його електромагнітною хвилею, залежить від енергії хвилі, а остання визначається амплітудою коливання, а не довжиною хвилі.
Рівняння Ейнштейна для фотоефекту (його пояснення).
або
де
- робота виходу електронів з речовини
Рівняння Ейнштейна є відображенням закону збереження енергії: енергія фотона йде на виконання роботи по вириванню електрона з речовини і на надання йому кінетичної енергії.
Пояснення законів фотоефекту з точки зору квантової теорії світла.
Перший закон: чим більша інтенсивність потоку випромінювання, падаючого на поверхню речовини, тим більше в ньому фотонів і тим більше електронів буде вирвано цими фотонами.
Другий закон: з рівняння Ейнштейна
Оскільки
,
- сталі величини, а
- для даної речовини також величина
стала, то з наведених вище формул слідує,
що
,
, тобто чим більша частота падаючого
випромінювання, тим більша швидкість
вирваних електронів і їх кінетична
енергія.
Третій закон: фотоефект буде
відбуватись, якщо енергії фотона
достатньо для виконання роботи по
вириванню електронів з речовини (навіть
якщо їх швидкість рівна нулю
). В цьому випадку рівняння Ейнштейна
матиме вид
Або
Де
,
-
червона межа фотоефекту, яка, як видно
з отриманих формул, залежить тільки від
роботи виходу
,
бо
і
сталі.