Альберт Ейнштейн і сучасна теорія фотоефекту
У 1905 році, використовуючи результати досліджень різних вчених (Столетова, Томсона, Планка), Ейнштейн опублікував статтю “Про евристичної точці зору, що стосується виникнення і перетворення світу”, в якій дав вичерпне пояснення розглянутого явища і навів рівняння фотоефекту.
Сучасні закони фотоефекту формулюються наступним чином:
- Між інтенсивністю світла і індукованим фотострумом існує пряма пропорційність (закон Столетова).
- Існує певна частота світла, називається пороговою, нижче якої розглянуте явище не спостерігається.
- Кінетична енергія вирваного фотоном електрона прямо пропорційна частоті фотона і не залежить від інтенсивності світла, що падає на катод.
- Цей ефект виникає миттєво, як тільки світло падає на матеріал.
Теорія фотоефекту. Рівняння Ейнштейна
Щоб зрозуміти наведені вище положення для фотоефекту, слід розглянути, що відбувається з електроном в атомі, коли його опромінюють світлом. Головна заслуга Ейнштейна полягала в тому, що він зміг здогадатися, що взаємодіє з електроном не електромагнітна хвиля, а квант світла певної енергії – фотон. Фотон повністю поглинається електроном, передаючи йому свою енергію. Далі доля електрона може бути наступною:
- Якщо переданої енергії від фотона недостатньо, щоб вирватися з атома, електрон спочатку переходить у збуджений стан, а потім повертається в основний стан з випромінюванням фотонів.
- Якщо енергія фотона більше роботи виходу електрона, тоді він виривається з матеріалу і переходить у вільний стан.
Рівняння фотоефекту має вигляд:
h×v = h×v0 + Ek.
Тут v – частота фотона, v0 – червона межа фотоефекту або порогова частота, нижче якої явище не спостерігається, Ek – кінетична енергія вільного електрона, h – постійна Планка.
Рівняння фотоефекту показує, що енергія фотона (h×v) витрачається на виривання електрона з матеріалу (h×v0) та на повідомлення йому деякої швидкості (Ek).
