Основні закони фотоефекту
Завдяки проведеним дослідам кінця XIX століття і розробленої Ейнштейном теорії фотоефекту на початку XX століття, можна сформулювати наступні закони для цього явища:
- Інтенсивність падаючого випромінювання і сила струму, що виникає в ланцюзі, перебувають у прямій залежності.
- Існує деяка частотна межа, фотоефект нижче якої не відбувається, тобто фотони з частотою менше порогової не можуть “вирвати” електрони з атомів.
- Швидкість вильоту електронів не залежить від інтенсивності падаючого на матеріал світла, але залежить від його частоти.
- Фотоефект – це миттєвий процес (затримка не перевищує 1 нс).
Рівняння Ейнштейна
Розібравшись, що таке фотоефект, наведемо тепер рівняння, що його описує:
h*v = A + Ek.
Тут v – частота фонона, A – енергія, яку необхідно затратити, щоб “вирвати” електрон з атома, Ek – кінетична енергія вилетів електрона. Формула h*v описує енергію фотона згідно з уявленнями Макса Планка (h – постійна Планка).
З рівняння Ейнштейна слід одна важлива річ: мінімальна енергія фотона, фотоефект при якій ще можливий, буде дорівнює роботі виходу електрона:
h*v0 = A (Ek = 0).
Частота v0 дістала назву червоної кордону для цього фізичного явища. Оскільки частота фотона пов’язана через швидкість світла з його довжиною хвилі фотоефекту рівняння можна переписати наступним чином:
h*c/λ0 = A (Ek = 0).
Для багатьох металів робота виходу електрона A лежить в межах від 2-х до 6 ев, цим значенням відповідають довжини хвиль від 580 до 210 нм (частина видимого і ультрафіолетового спектру).
