Наблюдение явления фотоэффекта. Уравнение Эйнштейна.

https: //www. youtube. com/watch? v=4dZPduI3hR8& ab_channel=LiameloNSchool

наблюдение фотоэффекта смотреть 2. 59 общая продолжительность 7. 04

В 1900 г. немецкий физик Макс Планк высказал гипотезу: свет излучается и поглощается отдельными порциями — квантами (или фотонами). Энергия каждого фотона определяется формулой , где — постоянная Планка, равная , — частота света. Гипотеза Планка объяснила многие явления: в частности, явление фотоэффекта, открытого в 1887 г. немецким ученым Генрихом Герцем и изученного экспериментально русским ученым Александром Григорьевичем Столетовым. Фотоэффект — это явление испускания электронов веществом под действием света. Если зарядить цинковую пластину, присоединенную к электрометру, отрицательно и освещать ее электрической дутой (рис. 35), то электрометр быстро разрядится.

Теорию фотоэффекта создал немецкий ученый А. Эйнштейн в 1905 г. В основе теории Эйнштейна лежит понятие работы выхода электронов из металла и понятие о квантовом излучении света. По теории Эйнштейна фотоэффект имеет следующее объяснение: поглощая квант света, электрон приобретает энергии . При вылете из металла энергия каждого электрона уменьшается на определенную величину, которую называют работой выхода ( ). Работа выхода это работа, которую необходимо затратить, чтобы удалить электрон из металла. Поэтому максимальная кинетическая энергия электронов после вылета (если нет других потерь) равна: . Следовательно, . Это уравнение носит название уравнения Эйнштейна и по сути является законом сохранения и превращения энергии.

Для того, чтобы начался фотоэффект, энергии фотона должно хватить как минимум на совершение работы выхода: . Работа выхода – это энергия взаимодействия электрона с ядром. Наименьшая частота (наибольшая длина волны) определяемая равенством

как раз и будет красной границей фотоэффекта. Как видим, красная граница фотоэффекта определяется только работой выхода, т. е. зависит лишь от химической природы облучаемой поверхности металла. Красную (длинноволновую) границу фотоэффекта называют так потому, что в видимом диапазоне красный свет имеет наибольшую длину волны, а, значит, наименьшую частоту падающего света.

Если частота падающего света , (красной границы), то фотоэффекта не будет — сколько бы фотонов за секунду не падало на катод. Следовательно, интенсивность света роли не играет; главное — хватает ли отдельному фотону энергии, чтобы выбить электрон.

Для данного металла скорость вырванного электрона из металла будет определяться только энергией падающего фотона в соответствии с уравнением Эйнштейна.

Примечание:

Работа выхода электрона из металла может быть выражена в электронвольтах - эВ

(см. 1 строку в таблице).