Уравнение Эйнштейна
А. Эйнштейн, развив идею М. Планка (1905), показал, что законы фотоэффекта могут быть объяснены при помощи квантовой теории. Явление фотоэффекта экспериментально доказывает: свет имеет прерывистую структуру. Излученная порция E=hv сохраняет свою индивидуальность и поглощается веществом только целиком.
Эйнштейн предположил:
1. Один фотон может выбить только один электрон (это верно для всех процессов с небольшой интенсивностью излучения).
2. На основании закона сохранения энергии:
-
уравнение Эйнштейна.
Его смысл: энергия кванта тратится на работу выхода электрона из металла и сообщение электрону кинетической энергии. В этом уравнении: ν - частота падающего света, m - масса электрона (фотоэлектрона), υ - скорость электрона, h - постоянная Планка, A - работа выхода электронов из металла. Работа выхода - это характеристика материала (табличная величина). Она показывает, какую работу должен совершить электрон, чтобы преодолеть поверхностную разность потенциалов и выйти за пределы металла. Работа выхода обычно измеряется в электронвольтах (эВ).
Фотон
Фотон - материальная, электрически нейтральная частица, квант электромагнитного поля (переносчик электромагнитного взаимодействия). Основные свойства фотона
Является частицей электромагнитного поля.
Движется со скоростью света.
Существует только в движении.
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.
Давление света
В 1873 г. 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:
При
падении света на зеркальную поверхность
удар фотона считают абсолютно упругим,
поэтому изменение импульса и давление
в 2 раза больше, чем при падении на черную
поверхность (удар неупругий). Это давление
оказалось ~4.10-6 Па.
Предсказание Дж. Максвеллом
существования светового давления было
экспериментально подтверждено П. Н.Лебедевым,
который в 1900 г. измерил давление
света на твердые тела, используя
чувствительные крутильные весы. Теория
и эксперимент совпали.
Опыты П. Н. Лебедева — экспериментальное доказательство факта: фотоны обладают импульсом