Законы фотоэффекта.

1. Закон Столетова. Существует граничная частота , ниже которой для данного материала катода фотоэффект отсутствует независимо от плотности светового потока энергии и продолжительности облучения катода. Эта граничная частота называется красной границей фотоэффекта и составляет полосу шириной Å (1Å=м). Значение этой границы зависит только от рода атомов. Энергия, которую нужно затратить, чтобы вырвать электрон из вещества, называется работой выхода. .

2. Закон фотоэффекта. Максимальная энергия фотоэлектрона, покидающего катод, равна; не зависит от плотности энергии светового потока и линейно зависит от частоты.

3. Закон фотоэффекта. При фиксированной частоте излучения число электронов, выбиваемых из катода в единицу времени, прямо пропорционально плотности светового потока энергии.

Обобщая законы фотоэффекта, Эйнштейн записал уравнение фотоэффекта: , суть которого в том, что энергия фотона, попадающего на катод, идёт на преодоление работы выхода электрона из материала катода и на сообщение ему кинетической энергии.

В опыте Столетова измерялась сила тока. Она равна: , где N – число электронов, – заряд электрона, а – время. В то же время , где – концентрация. Тогда . Здесь отношение даёт скорость электрона. Таким образом, для некоторой концентрации фотонов , падающих на катод, мы можем записать: . Здесь , так как не обязательно одному поглощённому фотону будет соответствовать один излучённый электрон.

Если в схеме поменять полярность батареи, то ток в цепи, как уже говорилось, будет убывать, так как электрическое поле будет препятствовать дрейфу электронов от катода к аноду. В конце концов, при каком-то , ток в цепи станет равным нулю, то есть ни один электрон не сможет достигнуть анода. Напряжение, при котором это произойдёт, называют задерживающей разностью потенциалов: . Из последней формулы можно определить значение постоянной Планка: . Опытное значение постоянной Планка было получено Милликеном и составило Дж·с. По современным данным полагают Дж·с.

Возвращаясь к различным видам фотоэффекта, необходимо заметить, что существует так называемый ядерный фотоэффект. Так называют явление поглощения сильно коротковолнового излучения (рентгеновского или – излучения) ядрами атомов, в результате которого происходит вылет нуклонов (протонов и нейтронов) из ядер.