1. Максимальная начальная скорость фотоэлектронов определяется частотой света и не зависит от его интенсив­ности.

2. Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. минимальная частота vq света, при ко­торой еще возможен внешний фотоэффект. Величина v₀ зависит от химической природы вещества и состояния его поверхности.

3. Число фотоэлектронов п, вырываемых с единицы площади катода за единицу времени, пропорционально интенсивности света (фототек насыщения пропорционален энергетической освещенности Е_э катода, т. е. /нас~£э).

72)Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта.

Приведенные первый и второй законы фотоэффекта трудно объяснить с помощью волновой природы света. Для объяснения этих законов А./Эйнштейн (1879—1955) развил идеи Планка о кванто/ом характере теплового излучения. Он предположил, что свет не только излучается отдельными квантами, но распространяется и поглощается веществом в виде квантов энергии. В связи с этим распро­странение электромагнитного излучения рассматривается уже не как непрерывный волновой процесс, а как поток дискретных квантов, движущихся в вакууме со скоростью света с. Эти кванты электромагнитного излучения были названы фотонами (1926 г.). Процесс поглощения света сводится к тому, что фотоны передают всю свою энергию частицам этого вещества. С позиции квантовой природы света Эйнштейн дал наглядное объяснение явления фото­эффекта. Для вырывания электрона из вещества необхо­димо совершить работу, которая называется работой выхода А. Поэтому, если энергия кванта hv > А, то фотоэф­фект будет наблюдаться. В соответствии с законом сохра­нения энергии Эйнштейн предложил следующее урав­нение: (9.22)

— уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта.

Величина muLx/2 представляет собой максимально воз­можную кинетическую энергию вырванного электрона. Уравнение (9.22) объясняет все экспериментально установленные законы фотоэффекта: во-первых, из соотно­шения (9.22) следует, что максимальная скорость вырван­ных фотоэлектронов зависит не от интенсивности /, а от частоты v света и работы выхода А (первый закон фотоэффекта); во-вторых, внешний фотоэффект воз­можен только в том случае, если энергия фотона hv боль­ше или равна А. Поэтому частота vo, соответствующая красной границе фотоэффекта (второй закон фото­эффекта), равна

— красная граница фотоэффекта. (9.23)

И, наконец, общее число п фотоэлектронов, вылетающих из вещества за единицу времени, пропорционально числу фотонов, падающих за это время на поверхность веще­ства, т. е. пропорционально интенсивности падающего света (третий закон фотоэффекта).

Внешний фотоэффект используется в фотоэлементах, которые служат для регистрации и измерения световых потоков путем преобразования световых сигналов в элек­трические.

73) Давление света. Квантовое объяснение давления света. Формула для давления света.

Качественно механизм давления света можно пояснить следующим об­разом. Пусть на плоскую поверхность Р тела, сечение которого показано на рис. 1.158, падает перпендикулярно к ней электромагнитная волна. Векторы Е и Н лежат в плоскости Р. Рассмотрим, как они будут воздействовать на электрические за­ряды, составляющие тело. Под действием силы f_E =qE положи­тельный заряд начнет смещаться вдоль поверхности по направле­нию Е, а отрицательный — против. Такое смещение зарядов представляет собой поверхностный ток j, параллельный Е. В телах со свободными зарядами (проводники) это будет то'к про-

водимости, а в диэлектриках—поляризационный ток смещения. Магнитные силы f_H, действующие на ток j, будут по закону Ампера (т. II, §31) направлены перпендикулярно к j и Н, т. е. внутрь тела. Независимо от их знака, заряды, расположенные на поверхности тела и связанные с его атомами, «вдавливаются» в тело. Ускорение и скорость v этих зарядов пропорциональны величине Е. Магнит­ные же силы пропорциональны [vXH], т. е., в конечном счете, произведению [ЕхН], а оно в свою очередь пропорционально плотности электромагнитной энергии падающей волны w. Точный расчет величины давления света р по теории Максвелла приводит к выражению p=(1+ρ)ω (39.1)

где р — коэффициент отражения от данной поверхности.

Для развития электромагнитной теории света было чрезвы­чайно важно получить прямое экспериментальное доказательство этого эффекта. Однако обнаружение его осложнялось целым рядом побочных явлений. Частичное погло­щение падающего света приводит к нагреванию поверхности. Тепло в свою очередь 'передается молекулам окружающего газа, в силу чего их движение, а следовательно, и ока­зываемое ими давление возрастают, причем этот «радиометрический эф­фект» легко перекрывает искомое световое давление.

Впервые преодолеть все экспери­ментальные трудности сумел П. Н. Лебедев. Идея опыта заключалась в том, что свет направлялся на одно из крылышек легкой вертушки (рис. 1.159), причем ее поворот изме­рялся по отклонению зайчика, отбра­сываемого маленьким, укрепленным на вертушке зеркальцем.Использование очень тоненьких крылышек привело к тому, что температура на обеих их поверхностях была практически тождественная, что при малом давлении свело радиометрический эффект почти к нулю. Для зеркального крылышка р«1, а для за­черненного р~0. Позже он доказал давление света и на газы.