Фотоэффект

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

Здесь hпостоянная 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 νкр, 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 Aвых – 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.