Фотонная (корпускулярная) теория показывает, что в монохроматическом пучке все фотоны имеют одинаковую энергию (равную hν). Увеличение интенсивности светового пучка означает увеличение числа фотонов в пучке, но не сказывается на их энергии, если частота остается неизменной. Согласно теории Эйнштейна, электрон выбивается с поверхности металла при соударении с ним отдельного фотона. При этом вся энергия фотона передается электрону, а фотон перестает существовать. Так как электроны удерживаются в металле силами притяжения, для выбивания электрона с поверхности металла требуется минимальная энергия A (которая называется работой выхода и составляет для большинства металлов величину порядка нескольких электронвольт). Если частота ν падающего света мала, то энергии hν < А0 и энергии фотона недостаточно для того, чтобы выбить электрон с поверхности металла. Если же hν ≥ А0, то электроны вылетают с поверхности металла, причем энергия в таком процессе сохраняется, т.е. энергия фотона (hν) равна кинетической энергии вылетевшего электрона плюс работе по выбиванию электрона из металла:
...
Уравнение (2.2.2) называется уравнением Эйнштейна для внешнего фотоэффекта.
На основе этих соображений фотонная (корпускулярная) теория света предсказывает следующее:
1. Увеличение интенсивности света означает увеличение числа налетающих фотонов, которые выбивают с поверхности металла больше электронов. Но т.к. энергия фотонов одна и та же, максимальная кинетическая энергия электрона не изменится (подтверждение - I закон фотоэффекта).
2. При увеличении частоты падающего света максимальная кинетическая энергия электронов линейно возрастает в соответствии с формулой Эйнштейна (2.2.2) (подтверждение - II закон фотоэффекта).
Эту формулу с учетом (2.2.1), можно переписать в виде:
...
Уравнение Эйштейна в форме (2.2.3) представленое на графике (рис. 2.2.3), неоднократно проверялось экспериментально.
|