37. Уравнение и теория Эйнштейна для внешнего фотоэффекта. Красная граница фотоэффекта.

Внешним фотоэффектом (фотоэлектронной эмиссией) называется испускание электронов веществом под действием электромагнитных излучений. 

По теории Эйнштейна фотоэффект имеет следующее объяснение: поглощая квант света, электрон приобретает энергии  . При вылете из металла энергия каждого электро на уменьшается на определенную величину, котору называют работой выхода (  ). Работа выхода -это работа, которую необходимо затратить, чтобы удалить электрон из металла. Поэтому максимальная кинетическая энергия электронов после вылета (если нет других потерь) равна:  . Следовательно,

где A_вых – работа выхода электронов из материала катода, а   – максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов.

Это уравнение носит название уравнения Эйнштейна.

Для каждого вещества существует так называемая красная граница фотоэффекта, т. е. наименьшая частота ν_min, при которой еще возможен внешний фотоэффект

Так, красная граница фотоэффекта определяется формулой 

38. Фотоны. Масса и импульс фотона. Квантовое объяснение давления света. Единство волновых и корпускулярных свойств электромагнитного излучения.

Фотон - материальная, электрически нейтральная частица, квант электромагнитного поля (переносчик электромагнитного взаимодействия).

Основные свойства фотона

1. Является частицей электромагнитного поля.

2. Движется со скоростью света.

3. Существует только в движении.

4. Остановить фотон нельзя: он либо движется со скоростью, равной скорости света, либо не существует; следовательно, масса покоя фотона равна нулю.

Энергия фотона:

Согласно теории относительности энергия всегда может быть вычислена как Отсюда - масса фотона

Импульс фотона Импульс фотона направлен по световому пучку.

Наличие импульса подтверждается экспериментально: существованием светового давления.

Дж. Максвелл, исходя из представлений об электромагнитной природе света, пришел к выводу: свет должен оказывать давление на препятствие(благодаря действию силы Лоренца; на рисунке v - направление скорости электронов под действием электрической составляющей электромагнитной волны).

Квантовая теория света объясняет световое давление как результат передачи фотонами своего импульса атомам или молекулам вещества. Пусть на поверхность абсолютно черного тела площадью S перпендикулярно к ней ежесекундно падает N фотонов:  . Каждый фотон обладает импульсом  . Полный импульс, получаемый поверхностью тела, равен  . Световое давление: 

Корпускулярно-волновой дуализм

Многие физики в начале XX в. пришли к выводу, что свет обладает двумя свойствами:

1)При распространении он проявляет волновые свойства.

2)При взаимодействии с веществом проявляет корпускулярные свойства. Его свойства не сводятся ни к волнам, ни к частицам.

Чем больше v, тем ярче выражены квантовые свойства света и менее - волновые.

Итак, всякому излучению присущи одновременно волновые и квантовые свойства. Поэтому то, как проявляет себя фотон - как волна или как частица,—зависит от характера проводимого над ним исследования.