Toate încercările de a explica fenomenul efectului fotoelectric pe baza legilor lui Maxwell privind electrodinamica, conform cărora lumina este un val electromagnetic distribuit continuu în spațiu, sa dovedit a fi ineficientă. Era imposibil să înțelegem de ce energia fotoelectronelor este determinată numai de frecvența luminii și de ce numai la o lungime de undă mică electronii evacuează lumina. Explicația efectului fotoelectric a fost dată în 1905 de Einstein, care a dezvoltat ideile lui Planck despre emisia intermitentă de lumină. În legile experimentale ale efectului fotoelectric, Einstein a văzut dovezi convingătoare că lumina are o structură intermitentă și că este absorbită în porțiuni individuale. Energia E a dozei de radiație, în deplină conformitate cu ipoteza Planck, este proporțională cu frecvența: unde h este constanta lui Planck. Din faptul că lumina este radiată în loturi, structura intermitentă a luminii însă nu mai urmează. La urma urmei, apa minerală este vândută în sticle, dar nu rezultă că apa constă în părți indivizibile. Numai fenomenul efectului fotoelectric a arătat că lumina are o structură intermitentă: porțiunea emisă a energiei luminoase E = hv își păstrează individualitatea în viitor. Doar întreaga porție poate fi absorbită. Energia cinetică a unui fotoelectron poate fi găsită prin aplicarea legii conservării energiei. Energia porțiunii de lumină hv merge la lucrarea ieșirii A, adică lucrarea care trebuie făcută pentru a extrage electronul din metal și pentru a comunica energia cinetică cu electronul. În consecință, această ecuație explică faptele de bază referitoare la efectul fotoelectric. Intensitatea luminii, conform lui Einstein, este proportionala cu numarul de quanta (portiuni) de energie din fasciculul de lumina si, prin urmare, determina numarul de electroni ruptati din metal. Viteza electronilor conform (11.2) este determinată numai de frecvența luminii și funcția de lucru, în funcție de tipul de metal și de starea suprafeței acestuia. Nu depinde de intensitatea luminii. Pentru fiecare substanță, efectul fotoelectric este observat numai dacă frecvența v a luminii este mai mare decât valoarea minimă vmin. La urma urmei, pentru a rupe un electron din metal, chiar fără ao informa despre energia cinetică, este necesar să îndeplinim funcția de lucru a lui A. În consecință, energia cuantică trebuie să fie mai mare decât această lucrare: hv> A. Frecvența limită vmin este numită marginea roșie a efectului fotoelectric. Se exprimă după cum urmează: Funcția de lucru a lui A depinde de natura substanței. Prin urmare, frecvența de limitare vmin a efectului photoeffect (marginea roșie) pentru diferite substanțe este diferită. Pentru zinc, limita roșie corespunde lungimii de undă A, max = 3.7-10
7 m (radiații ultraviolete). Aceasta explică experiența în oprirea efectului fotoelectric cu o placă de sticlă care păstrează razele ultraviolete. Funcția de lucru a aluminiului sau a fierului este mai mare decât cea a zincului. Prin urmare, în experimentul descris în § 88, a fost utilizată o placă de zinc. În metalele alcaline, funcția de lucru este, dimpotrivă, mai mică, iar lungimea de undă A max, corespunzătoare limitei roșii, este mai mare. Astfel, pentru sodiul Amax = 6,8-10
7 m. Folosind ecuația Einstein (11.2), găsim constanta Planck h. Pentru a face acest lucru, este necesar să se determine experimental frecvența luminii v, funcția de lucru A și să se măsoare energia cinetică a fotoelectronelor. Astfel de măsurători și calcule produc n = 6,63-10
34 J • s. Exact aceeași valoare a fost găsită de Planck în studiul teoretic al unui fenomen complet diferit - radiația termică. Coincidența valorilor constantei Planck, obținută prin diverse metode, confirmă corectitudinea presupunerii că emisia și absorbția de lumină prin materie sunt intermitente. Ecuația Einstein (11.2), în ciuda simplității sale, explică legile fundamentale ale efectului fotoelectric. Einstein a primit premiul Nobel pentru munca sa asupra teoriei efectului fotoelectric. 1. Ce fapte indică prezența luminii în proprietățile corpusculare! * 2. Care este marginea roșie a efectului foto!
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: