23)Фотоэффект теориясы. Эйнштейн теңдеуі.

Фотоэффект теориясы. Эйнштейн теңдеуі. Фотоэффект құбылысын электродинамиканың заңдарын пайдаланып түсіндіруге болмайды. Себебі фотоэлектрондардың кинетикалық энергиясы жарықтың интенсивтігіне байланысты емес, жарықтың тербеліс жиілігіне тәуелді. Электрондар металдан бөлініп шыққанда белгілі бір жұмыс істеледі. Осы жұмыстың шамасын шығу жұмысы деп атайды. Эйнштейннің пікірінше фотоэффект құбылысы кезінде әрбір электрін жеке әрбір фотонның әсерінен бөлініп шығады. Яғни әрбір фотоэлектрон тек бір фотон энергиясын жұта алады. Жарық дегеніміз фотондардың ( кванттардың) ағыны. Сөйтіп жұтылған фотон энергиясы фотондарды металл бетінен бөліп шығаратын шығу жұмысына (Аш) және оның кинетикалық энергиясына айналады. Сондықтан, Эйнштейн теңдеуі мына түрде жазылады. Бұл теңдеу фотоэффектіге қатысты негізгі мәселелерді түсіндіруге мүмкіндік береді. Егер жарықтың жиілігі белгілі бір минимал с мәнінен артық болса ғана, кез келген зат үшін фотоэффект байқалады. Фотоэлектрондарды металдан, оған кинетикалық энергия берместен бұрын шығарып алу үшін, шығу жұмысы істелуі керек, олай болса, жарық квантының энергиясы бұл жұмыстан артық болуы керек. Фотоэффектінің қызыл шегі шығу жұмысы әр заттың тегіне, бетінің тазалығына тәуелді. Сондықтан әртүрлі заттар үшін фотоэффектінің қызыл шекарасы (жиілігі) әртүрлі болады. Фотонның массы мен импульсі. Эйнштейннің болжамы бойынша жарық фотондардың ағыны. Планктың болжамы бойынша жарықтың бір порциясының (квантының) энергиясы Екінші жағынан салыстырмалық теория бойынша энергия мен массаның арасында мынандай байланыс бар.  осыдан фотонның тыныштық күйдегі массасы нолге тең. Фотонның массасы мен жылдамдығы бойынша оның импульсін былай анықтаймыз. Фотонның импульсі жарық сәулесі мен бағыттас болады. Фотонның заряды және магнит моменті болмайды. Неғұрлым жиілігі көп болса , соғұрлым фотонның энергиясы мен импульсі көп болады. Сөйтіп фотоэффект құбылысы жарықтың корпускулалық қасиеті бар екенін көрсетеді. Жалпы алған жарықтың екі жақты толқындық және корпускулалық қасиет болады.  Фотонда заряд жоқ. Ал жылдамдығы вакуумдағы жарық жылдамдығына тең, импульсі. Мысалы, фотон импульсі энергиясы ұшып келіп электронмен соғыссын. Электрон тыныштықтағы электрон массасы. Фотон соғысқаннан кейін электрон фотоннан энергиясы мен импульсінің бөліктерін алып, қозғалысқа келеді. Электрон бағытында қозғалса, фотон бағытында қозғалады. Фотонның энергиясы да, импульсі де азаяды, олай болса жиілігі де азаяды ; қатыста болғандықтан, көбейе түседі. Рентген сәулелерінің жеңіл атомдармен соқтығысқан кезде, оның толқын ұзындығының ұзаруын алғаш рет американ физигі Комптон ашты. (1923 ж). Бұл Комптон эффектісі деп аталады, толқын ұзындығы:  -түскен толқын ұзындығы, -шашыраған толқын ұзындығы. -толқындар айырмасы толқын ұзындықтарына , байланысты емес, ол шашырау бұрышымен анықталады. Біздің мысалды ,мұндағы п.м. Комптондық толқын ұзындығы деп аталады. Фотон мен электрон соғысқан кезде не Комптон эффектісі, не фотоэффекті байқалады. Фотон бос электрондарға тап болса, онда ол энергиясының біразы электрондарға береді де, өзінің қозғалыс бағытын өзгертеді, бұл Комптон эффектісі. Егер фотон атоммен байланысқан электронға кездессе, онда ол өз энергиясын түгелімен электронға береді. Энергия көбейген электрон металл бетіне бөлініп шығады, бұл фотоэлектрлік эффекті.