Фотоефект – конспект

З усіх видатних досягнень Альберта Ейнштейна, включаючи спеціальну теорію відносності і загальну теорію відносності, Нобелівську премію принесло йому теоретичне пояснення законів фотоефекту – явища вибивання електронів з металевої пластинки при висвітленні її світлом певних частот. Зокрема, Ейнштейн припустив, що світло поширюється порціями (зараз їх називають фотонами), що і веде до фотоефекту. Було вже встановлено, що світло високих частот (наприклад, синій або ультрафіолетовий) веде до випускання фотонів, а низькочастотний червоний не приводить до цього ефекту. Дивно, але навіть дуже інтенсивний червоний світло не вибивав електрони з мідної пластинки. Енергія електронів, що вилітають зростала разом з частотою світла (зміною його кольору).

Але яким чином частота світла може бути ключем до розуміння фотоефекту? Замість того щоб розглядати світло як класичну хвилю, Ейнштейн припустив, що світлова енергія переноситься порціями, квантами, енергія яких пропорційна частоті, помноженої на якусь константу (пізніше названу постійної Планка). Якщо частота фотона нижче порогової, йому просто бракує енергії, щоб вибити електрон. Як дуже грубу аналогію для червоного кванта невеликій енергії уявіть, що ви кидаєтеся горохом в кулю для боулінгу. Горошина не зможе отщепить частина кулі. І навіть багато горошин не зможуть, якщо ви кинете їх пригорщею! Теорія Ейнштейна пояснювала безліч спостережень, які свідчать, що для даного металу існує якась мінімальна частота падаючого випромінювання, нижче якої ніяких фотоелектронів вже не випускається (її називають «червоним кордоном фотоефекту». – Прим. Пер.). У наші дні робота безлічі пристроїв (наприклад, сонячних батарей) заснована на перетворенні світла в електричний струм.

У 1969 р американські фізики припустили, що фотоефект можна пояснити без залучення концепції фотонів і, таким чином, це явище не доводить їх існування. Проте вивчення статистичних властивостей фотонів привело в 1970-х рр. до експериментального підтвердження виразно квантової (не класичний) природи електромагнітного випромінювання.

Посилання на основну публікацію