Физика. Часть 4. Атомная физика. Терлецкий И.А - 14 стр.

состояния его поверхности), при которой еще возможен фотоэффект
(фотоэффект наблюдается только при ν ≥ νкр).
    Если первый закон внешнего фотоэффекта еще можно объяснить с
помощью классической волновой теории излучения, то второй и третий законы
Столетова противоречат ей. Согласно волновой теории света, при увеличении
интенсивности падающего на катод излучения, независимо от его длины волны,
должны расти величина силы фототока и энергия выбиваемых электронов.
Однако растет только сила фототока, о чем и говорит первый закон. Самым
неожиданным результатом, с точки зрения классической физики, стал тот факт,
что если ν < νкр, то ни при какой интенсивности света, падающего на катод,
электроны не покидают пределы атома. Для объяснений этих противоречий
требовалась новая теория.
    Выход был найден Эйнштейном в 1905 г. Развивая идею Планка, Эйнштейн
предположил, что электромагнитное излучение не только излучается в виде
квантов, но и распространяется, и поглощается также в виде квантов энергии -
фотонов. При фотоэффекте передача энергии электрону соответствует
поглощению одного кванта энергии электромагнитного поля (1.7):
                                  Е0 = hν = hc/λ.
   Часть энергии поглощенного фотона электрон тратит на то, чтобы покинуть
пределы металла. Минимальная энергия, затраченная электроном для того,
чтобы покинуть пределы металла, называется работой выхода электрона Авых из
металла. Оставшаяся часть энергии фотона составляет кинетическую энергию
электрона Екин. Закон сохранения энергии для фотоэффекта выглядит
следующим образом: энергия электромагнитного излучения hν равна работе
выхода электрона Авых из металла плюс его кинетической энергии:
                                   hν = Авых + Екин.        (1.11)
     Формула (1.11) называется уравнением Эйнштейна для внешнего
фотоэффекта.
     Таким образом, согласно квантовой теории, излучение, падающее на катод,
состоит из квантов hν, которые поглощаются электронами. Если энергия кванта
hν меньше работы выхода электрона из металла Авых, то какой бы
интенсивностью не обладало излучение, электроны не смогут покинуть
пределы металла и фотоэффекта не будет ( третий закон Столетова).
Минимальная частота ( максимальная длина волны), при которой возможен
фотоэффект, соответствует Екин=0 и определяет красную границу фотоэффекта:
hvкр = Авых , откуда
                                   А             hc
                              vкр = вых и λкр =      .       (1.12)
                                    h           Aвых




                                     14