Рівняння Ейнштейна для фотоефекту — доповідь

Макс Планк був упевнений, що світло не тільки поглинається і випромінюється певними кінцевими порціями, але і поширення його в просторі відбувається завдяки квантам, мають одиничну енергію hν. До деякого часу ця гіпотеза тільки дозволяла математично розраховувати енергію, однак тільки Ейнштейн дозволив втілити її в життя. Частинки, які несли одиничну енергію, отримали назву фотони. Фотони світла здатні пересуватися в просторі і взаємодіяти з іншими частинками. Прикладом такої взаємодії є фотоефект, в результаті якого фотони налітають на електрони, передаючи їм енергію і імпульс, а ті в свою чергу починають спрямований рух.

В результаті зіткнення фотона і частки, фотон повністю поглинається, в результаті чого відбувається моментальне зміна кінетичної енергії. Як відомо, при будь-яких процесах, взаємодіях і будь-яких інших фізичних законах справедливий закон збереження енергії. Виведенням закону збереження енергії займався Ейнштейн, і ось що вийшло:

Це формула означає, що для отримання фотоструму, фотони повинні передати таку енергію, яку вистачило б на роботу виходу електрона з поверхні речовини під дією струму, а також для надання йому потрібної швидкості. В даному випадку другий доданок показує, яку максимальну кінетичну енергію отримає електрон при поглинанні фотона.

Дана формула вказує на досить простий випадок – коли електрон знаходиться на поверхні металу у вільному стані. Тобто для його виривання не потрібно проникати вглиб речовини, а так само руйнувати зв’язку його з атомом.

Закони фотоефекту кажуть, що для вибивання деякої кількості електронів, необхідно якась кількість фотонів.

Так само можна помітити, що енергія, яку отримає електрон для власного прискорення, залежить від частоти випромінювання і зовсім не залежить від інтенсивності світла. Фотоефект може вийти і без додаткової енергії, що йде на кінетичну енергію. Однак в такому випадку необхідна різниця потенціалів. Однак, в будь-якому випадку, різниця потенціалів не може вирвати електрон, для цього потрібна робота виходу. Тому формула фотоефекту набуває такого вигляду:

За допомогою фотоефекту можна розрахунковим шляхом обчислити величину постійної Планка.

Посилання на основну публікацію