2. Кинетическая энергия и скорость вырванных электронов линейно возрастают с частотой светового излучения и не зависят от его интенсивности.

3. Для каждого определенного материала, из которого изготавливается катод, существует определенное значение частоты, ниже которой фотоэффект не наблюдается( красная граница фотоэффекта).

Все попытки объяснить явление фотоэффекта на основе законов электродинамики Максвелла, согласно которым свет – электромагнитная волна, непрерывно распределяющаяся в пространстве, оказались безрезультатными. Нельзя было понять, почему энергия фотоэлектронов определяется только частотой света и только при достаточно высокой частоте электроны вырываются из катода.

Объяснение фотоэффекта было дано в 1905 году Альбертом Эйнштейном, развившим идеи Планка о прерывистом испускании света. Согласно квантовым представлениям Планка, свет – это поток особых частиц – фотонов. Энергия каждого фотона определяется формулой E = h* υ.

На основе представлений о фотоне как частице, которая может излучаться или поглощаться, явление фотоэффекта получило простое объяснение: поглощая один фотон от падающего света, электрон внутри катода увеличивает свою собственную энергию на значение энергии фотона, на hυ. При этом существует значение какой-то минимальной энергии, которая необходима для того, чтобы совершилась работа выхода электрона из катода. Если hυ больше этой энергии, то электрон может покинуть катод. Энергия hυ, полученная от света, расходуется так же на кинетическую энергию вышедшего электрона. Таким образом, кинетическая энергия электрона равна: E = hυ – Авыхода. Это уравнение называется уравнением Эйнштейна для фотоэффекта.

Оно имеет и другую форму записи: hυ = E+ A = mv^2/2 + Авыхода. Энергия, которую получают электроны на поверхности катода от одного фотона падающего света, расходуется на работу, необходимую электрону для выхода и на сообщение ему кинетической энергии. Ясно, что чем больше частота падающего света, тем большей энергией обладает фотон света, ведь E = h* υ. Вот почему кинетическая энергия электрона зависит только от частоты света.

Если энергии hυ фотона хватает только чтобы вырвать электрон, то это красная граница фотоэффекта. hυmin = Авыхода.

28)Энергия и импульс фотона. Применение фотоэффекта. Корпускулярно-волновой дуализм света.

В современной физике фотон рассматривается как одна из элементарных частиц.

При испускании и поглощении свет ведет себя подобно потоку частиц(квантов) с энергией Е = h*ν, зависящей от частоты. Такая порция света оказалась очень похожей на то, что принято называть элементарной частицей. Свойства света, обнаруженные при его излучении и поглощении, назвали корпускулярными. Сама же световая частица была названа фотоном или квантом электромагнитного излучения. Согласно теории относительности Эйнштейна, энергия всегда связана с массой соотношением E = mc^2. Так как энергия фотона равна h*ν, то, следовательно, его масса равна : m = h*ν/c^2.

У фотона нет собственной массы, он не существует в состоянии покоя и приобретает ее только тогда, когда находится в движении со скоростью света. По известной скорости и массе можно найти импульс фотона (количественная мера движения, равная произведению массы на скорость): p = mc = h*ν/c = h/λ

Направление импульса фотона совпадает с направлением светового луча. Чем больше частота, тем больше энергия и импульс фотона.

Корпускулярно-волновой дуализм. Законы теплового излучения и фотоэффекта можно объяснить только на основе представления, согласно которому свет – это поток частиц-фотонов. Однако явления интерференции и дифракции света свидетельствуют и о волновых свойствах света. Свет обладает, таким образом, своеобразным дуализмом(двойственностью) свойств. При распространении света проявляются его волновые свойства, а при взаимодействии с веществом – корпускулярные.

Необычную мысль высказал по этому поводу в 1923 году французский ученый Луи де Бройль, что если свет состоит из элементарных частиц, которые имеют волновые свойства при распространении, то почему бы другим элементарным частицам, например, электронам, не иметь таких свойств? Предсказанные де Броилем волновые свойства частиц впоследствии были обнаружены экспериментально. Эти необычные свойства микрообъектов описываются с помощью квантовой механики – современной теории движения микрочастиц. Механика Ньютона здесь в большинстве случаев неприменима.( это будет рассмотрено в вопросе 32).

Открытие фотоэффекта имело очень большое значение для более глубокого понимания природы света. С помощью этого явления усовершенствовалось производство, улучшились условия материальной и культурной жизни общества.

С помощью фотоэффекта «заговорило» кино, стала возможной передача движущихся изображений(телевидение). Применение приборов, основанных на фотоэффекте, позволило создать станки, которые без участия человека изготавливают детали по заданным чертежам.