Взаимодействие света с веществом. Дисперсия света Различия в дифракционном и призматическом спектрах

5.3 Законы внешнего фотоэффекта

1. 
   Закон Столетова: при неизменном спектральном составе света ( ), падающего на фотокатод, фототок насыщения пропорционален энергетической освещенности катода:
   

 .

2. 
   Для данного фотокатода максимальная начальная скорость фотоэлектронов зависит от частоты света и не зависит от его интенсивности.
   
3. 
   Для каждого фотокатода существует красная граница внешнего фотоэффекта, т.е. минимальная частота света  , при которой ещё возможен внешний фотоэффект; частота  зависит от материала фотокатода и состояния его поверхности.
   

2-й и 3-й законы внешнего фотоэффекта не удастся истолковать на основе классической э/м теории света.
Согласно этой теории, вырывания электронов проводимости из металла является результатом их «раскачивания» в э/м поле световой волны, которое должно усиливаться при увеличении интенсивности света (энергетической освещенности фотокатода).
Лишь квантовая Теория света позволила успешно объяснить законы внешнего фотоэффекта.
Развивая идея Планка о квантовании энергии, Эйнштейн высказал гипотезу о том, что свет не только излучается, но также распространяется в пространстве и поглощается веществом в виде отдельных дискретных квантов э/м излучения – фотонов.
Все фотоны монохроматического света частоты υ имеют одинаковую энергию = hυ, где h=6,63*10-34 Дж/Гц есть постоянная Планка и движущаяся в пространстве со скоростью света в вакууме.
В случае поглощения света веществом каждый поглощённый фотон передаёт всю свою энергию частице вещества.
Например, при внешнем фотоэффекте электрон проводимости металла, поглощая фотон, получает всю его энергию hυ. Для выхода из металла электрон должен совершить работу выхода A, для удаления от катода, обладающего кинетической энергией  .
Поэтому уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта, выражающее закон сохранения энергии при фотоэффекте имеет вид:

 .

Из уравнения Эйнштейна вытекает 2-й закон фотоэффекта:

 .

Т.о., vmax и U0 зависят только от частоты света и работы выхода электрона из фотокатода.

Максимальная начальная кинетическая энергия фотоэлектронов  зависит от частоты υ света по линейному закону соответствующей красной границе фотоэффекта:

 ; hυ=A; υmin=A/h.

Следовательно, красная граница зависит только от работы выхода электрона из металла.