Рівняння Ейнштейна для фотоефекту
Сучасне розуміння фотоефекту можна описати у вигляді такої моделі: падаючи на речовину, фотон зустрічається з електроном деякого атома, електрон повністю поглинає фотон, приймаючи від нього всю енергію. Якщо ця енергія більше деякого значення, то електрон виходить за область тяжіння атомного ядра і стає вільним.
Описаний процес виражається наступним рівністю енергій:
h*v = A + Ek
Тут h – постійна Планка , v – частота фотона, A – енергія, яку потрібно затратити, щоб “вирвати” з атома електрон, Ek – кінетична енергія вільного електрона.
Що таке червона межа фотоефекту?
Звернемо увагу на рівняння Ейнштейна, наведене в попередньому пункті. З нього випливає, що якщо енергія фотона буде менше роботи виходу електрона, то ніякого фотоефекту відбуватися не буде. Це означає, що явище спостерігається тільки в тому випадку, якщо:
h*v ≥ A.
Частота v0, відповідна величиною A, дістала назву червоної межі фотоефекту. Довжина хвилі, відповідна їй, обчислюється за формулою:
λ0 = c/v0 або λ0 = c*h/A.
Тут c – швидкість світла. Оскільки розглянуте явище спостерігається тільки для довжин хвиль світла менших, ніж λ0, то стає зрозумілим, чому це значення називають “червона межа” (червоний колір є верхньою межею по довжині хвилі для видимого людиною спектру).
Якщо говорити про λ0 для металів, то опромінення червоним кольором не може призвести до появи фотоефекту ні для одного з них, оскільки енергія “червоних” фотонів занадто низька, щоб “вирвати” електрон з атома. Найбільшим значенням λ0 мають лужні метали. Для них червона межа знаходиться в області зеленого і жовтого кольору (λ0≈520-580 нм).
