ГЛАВА 35. КВАНТОВАЯ ОПТИКА. ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ
Фотоэффект — одно из ряда открытых в конце XIX в. явлений, которые не могли быть объяснены в рамках существующей физики. Другими явлениями такого рода являются зависимость теплоемкости тел от температуры, опыт Майкельсона, доказывающий, что скорость света не складывается с другими скоростями по закону сложения скоростей, излучение света атомами, излучение абсолютно черного тела. Объяснение этих явлений привело к созданию в начале XX в. основ современной физики — квантовой механики и теории относительности. После этого «старую» физику стали называть классической в отличие от новой квантовой и релятивистской физики. Релятивистский — основанный на теории относительности (от английского слова relative — относительный).
Для объяснения фотоэффекта А. Эйнштейн предположил, что свет имеет двойственную природу — представляет собой одновременно и волну (ведь мы говорим о частоте, длине волны, дифракции света), и частицу (которая называется фотоном), поскольку свет поглощается и излучается только определенными «целыми» порциями, причем энергия каждого фотона пропорциональна его частоте
где h = 6,626·10−34 Дж·с — постоянная, которую ввел в физику выдающийся немецкий физик М.Планк и которая называется постоянной Планка. В результате поглощения фотона энергия электрона увеличивается на величину (35.1). Энергию электрон получает в виде определенной порции — кванта величиной E = hν. Часть этой энергии электрон тратит на то, чтобы вырваться из металла. Для каждого материала имеется своя работа выхода A — наименьшая энергия, которую необходимо сообщить электрону, чтобы удалить его из вещества в вакуум. Остаток энергии hν − A в виде кинетической энергии mν2/2 остается у электрона. Эта кинетическая энергия максимальна, если электрон образуется вблизи поверхности вещества и не тратит свою энергию на случайные столкновения в веществе. В этом случае закон сохранения энергии для электрона дает:
где ν — скорость электрона вне металла.
