В начале XX века было установлено, что свет излучается и поглощается отдельными порциями – квантами. Энергия E каждого кванта пропорциональна частоте излучения:

E = hν.

Здесь h – постоянная Планка, равная:

h = 6,63·10–34 Дж·с.

Фотоэффектом называется явление высвобождения электронов с поверхности тела под действием электромагнитного излучения.

Рис. 1. Схема экспериментальной установки для изучения фотоэффекта

Количественные закономерности фотоэффекта:

• Сила тока насыщения (фактически, число выбиваемых с поверхности электронов за единицу времени) прямо пропорциональна интенсивности светового излучения, падающего на поверхность тела.
• Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности.
• Если частота света меньше некоторой определенной для данного вещества минимальной частоты ν_кр, то фотоэффект не наблюдается (достигается т. н. красная граница фотоэффекта).

Рис. 2. Зависимость силы фототока от приложенного напряжения

Рис. 3. Зависимость запирающего потенциала от частоты падающего света

Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта: где A_вых – работа выхода электронов из материала катода, а – максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов.

Отсюда следует, что красная граница фотоэффекта определяется формулой Запирающее напряжение, которое необходимо приложить, чтобы фототок прекратился, можно найти по формуле:

Явление фотоэффекта экспериментально доказывает квантовую природу света.