3. Для каждого вещества существует минимальная частота падающего света (vmin), ниже которой фотоэффект не наблюдается (см: d). Эта минимальная частота излучения называется красной границей фотоэффекта (она названа так потому, что для произвольного металла наименьшей частоте соответствует частота красного излучения).
Теория фотоэффекта. Теория фотоэффекта была дана Эйнштейном, использовавшим для объяснения этого явления гипотезу Планка. Согласно идее Эйнштейна, при фотоэффекте каждый электрон вырывается одним фотоном (квантом света):
• Поглощая фотон, электрон приобретает его энергию E = hv. Эта энергия тратится на совершение работы выхода электрона из металла и сообщение ему максимальной кинетической энергии:
hv = Aвых + Ek max , или
hv = Aвых + mv2max
2. (2)
Это уравнение, представленное Эйнштейном, объясняет законы фотоэффекта и существование красной границы фотоэффекта для каждого вещества (таблица 4.1). Величина работы выхода зависит от рода вещества, поэтому красная граница для каждого из них различна (e):
νmin = Aвых
h.
(3)
Если учесть в формуле (1) выражения (2) и (3), можно установить зависимость значения задерживающего напряжения от частоты:
Uз(v) = h
e (ν -
νmin).
(4)
Таким образом, фотоэффект подтвердил корпускулярную природу света. Стало известно, что при распространении света на первый план выступают его волновые свойства - дисперсия света, дифракция света, интерференция света, поляризация света подтверждают это. Однако явление фотоэффекта доказало, что при взаимодействии с веществом свет поглощается и излучается порциями — квантами, энергия каждой из которой зависит от частоты излучения и равна hν. Поэтому говорят, что свет обладает корпускулярно-волновым дуализмом.