№ 3–19. Исследование свойств фотоэлемента

Энергия фотона пропорциональна частоте электромагнитной волны ν или обратно пропорциональна длине волны ε = h ν, где h - постоянная Планка. Так как ν = c / λ, где c- скорость света в вакууме, то

Если энергия фотона больше или равна работе выхода электрона , то электрон вырвется за пределы вещества, имея кинетическую энергию

Уравнение (19-1) называется формулой Эйнштейна для внешнего фотоэффекта.

Из уравнения (19-1) следует, что V_max зависит от частоты света ν и работы выхода A, а не от интенсивности.

Если энергия фотона меньше A, то фотоэффекта не может быть. Граничная частота соответствует красной границе или порогу фотоэффекта. Длина волны, соответствующая красной границе ; при λ > λ₀ фотоэффект невозможен.

Квантовая теория света объясняет зависимость интенсивности фототока от интенсивности света. Общее число n фотоэлектронов, вылетающих в единицу времени, пропорционально числу фотонов n', падающих за это время на поверхность вещества.

Безинерционность фотоэффекта подтверждает квантовую природу взаимодействия света с веществом. С волновой точки зрения между актами поглощения света и испускания электронов должен пройти какой-то конечный (и довольно большой) промежуток времени, акты поглощения света и вырывания электрона должны происходить одновременно.

В кристаллических полупроводниках и диэлектриках наблюдается внутренний фотоэффект, заключающийся в увеличении электропроводности этих веществ за счет возрастания в них количества свободных токоносителей (электронов и дырок) под действием света. Объяснение этого явления основано на зонной (квантовой) теории кристаллических тел.