Всі спроби пояснити явище фотоефекту на основі законів електродинаміки Максвелла, згідно з якими світ - це електромагнітна хвиля, безперервно розподілена в просторі, виявилися безрезультатними. Не можна було зрозуміти, чому енергія фотоелектронів визначається лише частотою світла і чому лише при малій довжині хвилі світло вириває електрони. Пояснення фотоефекту було дано в 1905 р Ейнштейном, що розвинув ідеї Планка про переривчастому випущенні світла. В експериментальних законах фотоефекту Ейнштейн побачив переконливе доказ того, що світло має переривчасту структуру і поглинається окремими порціями. Енергія Е ка> вдой порції випромінювання в повній відповідності з гіпотезою Планка пропорційна частоті: де h - постійна Планка. З того що світло випромінюється порціями, ще не випливає переривчаста структура самого світла. Адже і мінеральну воду продають в пляшках, але звідси не випливає, що вода складається з неподільних частин. Лише явище фотоефекту показало, що світло має переривчасту структуру: излученная порція світлової енергії E = hv зберігає свою індивідуальність і в подальшому. Поглинутися може тільки вся порція цілком. Кінетичну енергію фотоелектронів можна знайти, застосувавши закон збереження енергії. Енергія порції світла hv йде на здійснення роботи виходу А, т. Е. Роботи, яку потрібно зробити для отримання електрона з металу, і на повідомлення електрону кінетичної енергії. Отже, Це рівняння пояснює основні факти, що стосуються фотоефекту. Інтенсивність світла, по Ейнштейну, пропорційна числу квантів (порцій) енергії в світловому пучку і тому визначає число електронів, вирваних з металу. Швидкість же електронів згідно (11.2) визначається тільки частотою світла і роботою виходу, яка залежить від типу металу і стану його поверхні. Від інтенсивності світла вона не залежить. Для кожної речовини фотоефект спостерігається лише в тому випадку, якщо частота v світла більше мінімального значення vmin. Адже, щоб вирвати електрон з металу навіть без повідомлення йому кінетичної енергії, потрібно зробити роботу виходу А. Отже, енергія кванта повинна бути більше цієї роботи: hv> A. Граничну частоту vmin називають червоною межею фотоефекту. Вона виражається так: Робота виходу А залежить від роду речовини. Тому і гранична частота vmin фотоефекту (червона межа) для різних речовин різна. Для цинку червоною кордоні відповідає довжина хвилі А, тах = 3,7-10
7 м (ультрафіолетове випромінювання). Саме цим пояснюється досвід з припинення фотоефекту за допомогою скляної пластинки, що затримує ультрафіолетові промені. Робота виходу у алюмінію або заліза більше, ніж у цинку. Тому в досвіді, описаному в § 88, використовувалася цинкова пластина. У лужних металів робота виходу, навпаки, менше, а довжина хвилі А, тах, відповідна червоною кордоні, більше. Так, для натрію А.тах = 6,8-10
7 м. Користуючись рівнянням Ейнштейна (11.2), можна знайти постійну Планка h. Для цього потрібно експериментально визначити частоту світла v, роботу виходу А і виміряти кінетичну енергію фотоелектронів. Такого роду вимірювання і розрахунки дають / г = 6,63-10
34 Дж • с. Точно таке ж значення було знайдено Планком при теоретичному вивченні зовсім іншого явища - теплового випромінювання. Збіг значень постійної Планка, отриманих різними методами, підтверджує правильність припущення про переривчастому характер випромінювання і поглинання світла речовиною. Рівняння Ейнштейна (11.2), не дивлячись на свою простоту, пояснює основні закономірності фотоефекту. Ейнштейн був удостоєний Нобелівської премії за роботи з теорії фотоефекту. 1. Які факти свідчать про наявність у світла корпускулярних властивостей! * 2. Що таке червона межа фотоефекту!