Школьная энциклопедия

Применение фотоэффекта

На основе внешнего фотоэффекта работают вакуумные и газонаполненные фотоэлементы. Их используют в схемах световой сигнализации, а также в звуковом кино для воспроизведения звука, записанного на кинопленке.

На явлении внутреннего фотоэффекта основано действие вентильных фотоэлементов. Это устройство, в котором энергия световой волны превращается в энергию электрического тока.

Такие источники тока используют в солнечных батареях, устанавливаемых на всех космических кораблях. Вентильные фотоэлементы являются основной частью люксметров – приборов для измерения освещенности, а так же фотоэкспонометров.

Используется при автоматическом управлении электрическими цепями с помощью световых сигналов и в цепях переменного тока.

Опорный конспект к уроку:

История открытия

В 1839 году Александр Беккерель наблюдалфотовольтаический эффект в электролите.

В 1873 году Уиллоуби Смит обнаружил, что селен является фотопроводящим.

Внешний фотоэффект был открыт в 1887 году Генрихом Герцем. При работе с открытым резонатором он заметил, что если посветить ультрафиолетом на цинковые разрядники, то прохождение искры заметно облегчается.

В 1888—1890 годах фотоэффект систематически изучал русский физик Александр Столетов, опубликовавший 6 работ. Им были сделаны несколько важных открытий в этой области, в том числе выведен первый закон внешнего фотоэффекта.

Ещё Столетов пришёл к выводу, что «Разряжающим действием обладают, если не исключительно, то с громадным превосходством перед прочими лучами, лучи самой высокой преломляемости, недостающие в солнечном спектре», то есть вплотную подошёл к выводу о существовании красной границы фотоэффекта. В 1891 г. Эльстер и Гейтель при изучении щелочных металлов пришли к выводу, что, чем выше электроположительность металла, тем ниже граничная частота, при которой он становится фоточувствительным.

Томсон в 1898 году экспериментально установил, что поток электрического заряда, выходящий из металла при внешнем фотоэффекте, представляет собой поток открытых им ранее частиц (позже названных электронами). Поэтому увеличение фототока с ростом освещённости следует понимать как увеличение числа выбитых электронов с ростом освещённости.

Исследования фотоэффекта Филиппом Ленардом в 1900—1902 годах показали, что, вопреки классической электродинамике, энергия вылетающего электрона всегда строго связана с частотой падающего излучения и практически не зависит от интенсивности облучения.

Схема эксперимента по исследованию фотоэффекта. Из света берётся узкий диапазон частот и направляется на катод внутри вакуумного прибора. Напряжением между катодом и анодом устанавливается энергетический порог между ними. По току судят о достижении электронами анода.

Фотоэффект был объяснён в 1905 году Альбертом Эйнштейном (за что в 1921 году он, благодаря номинации шведского физика Карла Вильгельма Озеена, получил Нобелевскую премию) на основе гипотезы Макса Планка о квантовой природе света. В работе Эйнштейна содержалась важная новая гипотеза — если Планк в 1900 году предположил, что свет излучается только квантованными порциями, то Эйнштейн уже считал, что свет и существует только в виде квантованных порций. Из закона сохранения энергии, при представлении света в виде частиц (фотонов), следует формула Эйнштейна для фотоэффекта:

hν=A+mv22{\displaystyle h\nu =A+{\frac {mv^{2}}{2}}}

где A — т. н. работа выхода (минимальная энергия, необходимая для удаления электрона из вещества), mv22{\displaystyle {\frac {mv^{2}}{2}}} — максимальная кинетическая энергия вылетающего электрона, ν{\displaystyle \nu } — частота падающего фотона с энергией hν{\displaystyle h\nu }, h — постоянная Планка. Из этой формулы следует существование красной границы фотоэффекта при T = 0 K, то есть существование наименьшей частоты (hνmin=A{\displaystyle {h\nu }_{\min }=A}), ниже которой энергии фотона уже недостаточно для того, чтобы «выбить» электрон из металла. Суть формулы заключается в том, что энергия фотона расходуется на ионизацию атома вещества и на работу, необходимую для «вырывания» электрона, а остаток переходит в кинетическую энергию электрона.

В 1906—1915 годах фотоэффект изучал Милликен. Он смог установить точную зависимость запирающего напряжения от частоты (действительно оказавшуюся линейной) и на его основании смог вычислить постоянную Планка. «Я потратил десять лет моей жизни на проверку этого эйнштейновского уравнения 1905 г., — писал Милликен, — и вопреки всем моим ожиданиям я вынужден был в 1915 г. безоговорочно признать, что оно экспериментально подтверждено, несмотря на его несуразность, так как казалось, что оно противоречит всему, что мы знаем об интерференции света». В 1923 году Милликен был удостоен Нобелевской премии в области физики «за работы по определению элементарного электрического заряда и фотоэлектрического эффекта».

Исследования фотоэффекта были одними из самых первых квантовомеханических исследований.

Возникновение квантовой теории

Основная проблема, с которой физики столкнулись в 90-х годах XIX в., состояла в объяснении спектра теплового излучения абсолютно черного тела.

По мере возрастания температуры максимум интенсивности теплового излучения испускаемого абсолютно черным телом смещается  к более высоким частотам, что противоречило законам классической физики. Такое расхождение теории с экспериментом в конце XIX в. получило  название «ультрафиолетовой катастрофы».

Новая теория света, предложенная в 1900 г. М. Планком основывалась на том, что атомы излучают свет не непрерывно, а дискретно, т.е. отдельными порциями – квантами. Энергия излучения кванта прямо пропорциональна частоте излучения:

Где h=6,62∙10-34 Дж∙с – постоянная Планка.

В 1905 г. А.Эйнштейн предполагает, что свет не только испускается, но и поглощается квантами.

Для проверки квантовой теории света А.Эйнштейн предложил простой способ: количественные измерения фотоэффекта.

2.4 Датчики шероховатости

Контроль качества поверхности деталей при автоматизированном производстве оказывается возможным благодаря применению линейных датчиков изображения (или последовательного ряда фотодиодов). На рисунке 2.14 иллюстрируется принципиальное устройство датчика шероховатости (тип RM400S, фирма Rodenstock). Действие этого датчика основано на измерении светорассеяния.

Пучок света, испускаемый ИК-светодиодом (λ
= 810 нм), фокусируется объективом на детали. Световое пятно на поверхности детали обычно имеет размер около 1,8 мм, а в специальных случаях – 0,2…4 мм. В зависимости от качества поверхности обследуемого объекта в зоне светового пятна происходит рассеяние света, который с помощью светоделительной пластинки направляется на датчик изображения. Дисперсия распределения рассеянного света дает характеристику оптической шероховатости поверхности S_N

(2.1)

где i — номер фотодиода;

p_i
— интенсивность, регистрируемая i-м фотодиодом;

— номер фотодиода, усредненного по интенсивности;

g- нормирующий множитель.

Расчет выполняется, естественно, микропроцессором, позволяющим обрабатывать около 20 измерений за 1 с.

На рисунке 2.14 изображены поверхности различного качества, характерные для деталей, изготовленных точением, шлифованием и прокаткой. При точении и шлифовании получается равномерный бороздчатый профиль, тогда как прокатанная поверхность имеет нерегулярный рельеф. Это различие отчетливо проявляется в характере светорассеяния, так как в противоположность точеной и шлифованной поверхности прокатанная поверхность имеет центросимметричное распределение интенсивности рассеянного света.

Рисунок 2.14 — Внешний вид поверхности деталей, обработанных различным образом (а), соответствующие картины рассеяния света на датчике изображения (б) и кривые распределения рассеянного света (в)

Оптические характеристики шероховатости S_N
точеной и шлифованной поверхностей, определенные по кривым распределения светорассеяния (рисунок 2.14) отличаются незначительно (72 и 78 соответственно), тогда как для прокатанной поверхности S_N
=48.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной курсовой работе описана общая характеристика внутреннего фотоэффекта, а также использование последнего при измерении различных физических величин.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Р.А. Бейлина, Ю.Г. Гросберг, Д.А. Довгяло. Микроэлектронные датчики: Учебное пособие.- Новополоцк: ПГУ, 2001.-308с.

2. Г. Виглеб. Датчики: Пер. с нем. — М.: Мир, 1989. — 196 с, ил.

История открытия

Явление фотоэффекта было открыто в начале XIX века.

В 1839 г. французский учёный Александр Эдмонд Беккерель наблюдал фотогальванический эффект на границе металлического электрода и жидкости (электролите).

Александр Эдмонд Беккерель

В 1873 г. английский инженер-электрик Смит Уиллоуби обнаружил, что если воздействовать на селен электромагнитным излучением, то его электропроводность меняется.

Проводя опыты по исследованию электромагнитных волн в 1887 г., немецкий физик Генрих Герц  заметил, что заряженный конденсатор разряжается гораздо быстрее, если осветить его пластины ультрафиолетовым излучением.

Генрих Герц

В 1888 г. германский физик-экспериментатор Вильгельм Гальвакс обнаружил, что при облучении металла коротковолновым ультрафиолетовым излучением металл теряет отрицательный заряд, то есть наблюдается явление фотоэффекта.

Огромный вклад в изучение фотоэффекта внёс русский физик Александр Григорьевич Столетов, проводивший детальные опыты по изучению фотоэффекта в 1888-1890 гг. Для этого он сконструировал специальный прибор, состоявший из двух параллельных дисков. Один из этих дисков, катод, сделанный из металла, находился внутри стеклянного корпуса. Другой диск, анод, представлял собой металлическую сетку, нанесённую на изготовленный из кварцевого стекла торец корпуса. Кварцевое стекло было выбрано учёным не случайно. Дело в том, что оно пропускает все виды световых волн, включая ультрафиолетовое излучение. Обычное стекло ультрафиолетовое излучение задерживает. Из корпуса откачивался воздух. К каждому из дисков подводилось напряжение: к катоду отрицательное, к аноду положительное.

Опыт Столетова

Во время опытов учёный освещал катод через стекло красным, зелёным, синим и ультрафиолетовым светом. Величина тока регистрировалась гальванометром, в котором основным элементом было зеркало. В зависимости от величины фототока, зеркало отклонялось на разный угол. Наибольший эффект оказывали ультрафиолетовые лучи. И чем больше их было в спектре, тем сильнее оказывалось воздействие света.

Столетов обнаружил, что под действием света освобождаются только отрицательные заряды.

Катод изготавливали из различных металлов. Наиболее чувствительными к свету оказались такие металлы, как алюминий, медь, цинк, серебро, никель.

В 1898 г. было установлено, что освобождаемые при фотоэффекте отрицательные заряды являются электронами.

А в 1905 г. Альбер Эйнштейн объяснил явление фотоэффекта, как частный случай закона сохранения и превращения энергии.

Ядерный фотоэффект

Основная статья: Фотоядерная реакция

При поглощении гамма-кванта ядро получает избыток энергии без изменения своего нуклонного состава, а ядро с избытком энергии является составным ядром. Как и другие ядерные реакции, поглощение ядром гамма-кванта возможно только при выполнении необходимых энергетических и спиновых соотношений. Если переданная ядру энергия превосходит энергию связи нуклона в ядре, то распад образовавшегося составного ядра происходит чаще всего с испусканием нуклонов, в основном нейтронов. Такой распад ведёт к ядерным реакциям (γ,n){\displaystyle (\gamma ,n)} и (γ,p){\displaystyle (\gamma ,p)}, которые и называются фотоядерными, а явление испускания нуклонов (нейтронов и протонов) в этих реакциях — ядерным фотоэффектом.

Вентильный фотоэффект

Вентильный фотоэффект в активном слое кристаллов карборунда обладает целым рядом особенностей по сравнению с тем же явлением у других полупроводников. Необходимо поэтому прежде всего напомнить некоторые полученные ранее данные об активном слое.
 

Вентильный фотоэффект, заключающийся в том, что между слоями освещаемого проводника и неосвещаемого полупроводника, разделенных тонким изоляционным слоем, возникает электродвижущая сила, величина которой зависит от освещенности.
 

Вентильный фотоэффект возникает при падении света на границу раздела полупроводника и металла.
 

Вентильный фотоэффект состоит в том, что световая энергия, падающая на p — n — переход, приводит к возникновению фотоэлектродвижущей силы на этом переходе.
 

Вентильный фотоэффект, заключающийся в том, что между слоями освещаемого проводника и неосвещаемого полупроводника, разделенных тонким изоляционным слоем, возникает электродвижущая сила, величина которой зависит от освещенности.
 

Вентильный фотоэффект, в результате которого возникает разность потенциалов между слоями двух веществ с различной природой электропроводности.
 

Вентильный фотоэффект возникает при следующих обстоятельствах. На одну из поверхностей контактирующих друг с другом р — и — полупроводников направляется световой поток. Поглощенный в толще полупроводника свет освобождает в нем одновременно электроны и дырки, образуя пары электрон — дырка. Освобождение пар сводится к тому, что электроны из заполненной зоны перебрасываются в свободную зону, становясь, таким образом, электронами проводимости, а дырки остаются в заполненной зоне и также получают возможность участвовать в электропроводности.
 

Вентильный фотоэффект особенно активно протекает в полупроводниковых системах с большой диффузионной длиной неосновных носителей тока и соответственно большим временем их жизни. Это утверждение станет ясным, если мы несколько слов посвятим уточнению понятия диффузионная длина неосновных носителей тока

Это тем более необходимо, что в процессе образования вентильной фотоэлектродвижущей силы диффузия неосновных носителей имеет весьма важное значение.
 

Вентильный фотоэффект, обнаруживающийся в полупроводниковых системах, — явление сложное.
 

Сущность вентильного фотоэффекта заключается в следующем. Как показали исследования, вероятность вырывания электронов из полупроводников больше, чем из металлов, в особенности таких, как золото и платина. Поэтому, если имеется какой-либо полупроводник, например закись меди, с нанесенной на его поверхность достаточно прозрачной тончайшей пленкой золота, то при прохождении света через эту пленку и освещении слоя закиси меди из последней будут вырываться электроны.
 

Внешний фотоэффект

Внешний фотоэффект

Внешним фотоэффектом (фотоэлектронной эмиссией) называется испускание электронов веществом под действием электромагнитных излучений. Электроны, вылетающие из вещества при внешнем фотоэффекте, называются фотоэлектронами, а электрический ток, образуемый ими при упорядоченном движении во внешнем электрическом поле, называется фототоком.

Фотокатод — электрод вакуумного электронного прибора, непосредственно подвергающийся воздействию электромагнитных излучений и эмитирующий электроны под действием этого излучения.

Зависимость спектральной чувствительности от частоты или длины волны электромагнитного излучения называют спектральной характеристикой фотокатода.

Законы внешнего фотоэффекта

1. Закон Столетова: при неизменном спектральном составе электромагнитных излучений, падающих на фотокатод, фототок насыщения пропорционален энергетической освещённости катода (иначе: число фотоэлектронов, выбиваемых из катода за 1 с, прямо пропорционально интенсивности излучения): In Ee{\displaystyle I_{n}~E_{e}} и ncek Ee{\displaystyle n_{\rm {cek}}~E_{e}}
2. Максимальная начальная скорость фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего света, а определяется только его частотой.
3. Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, то есть минимальная частота света ν{\displaystyle \nu _{0}} (зависящая от химической природы вещества и состояния поверхности), ниже которой фотоэффект невозможен.

Теория Фаулера

Основные закономерности внешнего фотоэффекта для металлов хорошо описываются теорией Фаулера. Согласно ей, после поглощения в металле фотона его энергия переходит электронам проводимости, в результате чего электронный газ в металле состоит из смеси газов с нормальным распределением Ферми — Дирака и возбуждённым (сдвинутым на hν{\displaystyle h\nu }) распределением по энергиям.
Плотность фототока определяется формулой Фаулера:

j={B1T2exp⁡(hν−hνminkT),hν⩽hνmin−2kT,B2T2((hν−hνmin)2k2T2+B3),hν>hνmin+2kT,{\displaystyle j={\begin{cases}{{B}_{1}}{{T}^{2}}\exp \left({\frac {h\nu -h{{\nu }_{\min }}}{kT}}\right),&h\nu \leqslant {{h\nu }_{\min }}-2kT,\\{{B}_{2}}{{T}^{2}}\left({\frac {{(h\nu -h{{\nu }_{\min }})}^{2}}{{{k}^{2}}{{T}^{2}}}}+{{B}_{3}}\right),&h\nu >{{h\nu }_{\min }+2kT},\\\end{cases}}}

где B1{\displaystyle B_{1}}, B2{\displaystyle B_{2}}, B3{\displaystyle B_{3}} — постоянные коэффициенты, зависящие от свойств облучаемого металла. Формула справедлива при энергиях возбуждения фотоэмиссии, не превышающих значения работы выхода металла более чем на несколько электронвольт. Теория Фаулера верна только в случае падения света по нормали к поверхности.

Квантовый выход

Важной количественной характеристикой фотоэффекта является квантовый выход Y — число эмитированных электронов в расчёте на один фотон, падающий на поверхность тела. Величина Y определяется свойствами вещества, состоянием его поверхности и энергией фотонов.. Квантовый выход фотоэффекта из металлов в видимой и ближней УФ-областях Y

Это связано, прежде всего, с малой глубиной выхода фотоэлектронов, которая значительно меньше глубины поглощения света в металле. Большинство фотоэлектронов рассеивает свою энергию до подхода к поверхности и теряет возможность выйти в вакуум. При энергии фотонов вблизи порога фотоэффекта большинство фотоэлектронов возбуждается ниже уровня вакуума и не даёт вклада в фотоэмиссионный ток. Кроме того, коэффициент отражения в видимой и ближней УФ-областях велик и лишь малая часть излучения поглощается в металле. Эти ограничения частично снимаются в дальней УФ-области спектра, где Y достигает величины 0,01 электрон/фотон при энергии фотонов E > 10 эВ.

Квантовый выход фотоэффекта из металлов в видимой и ближней УФ-областях Y < 0,001 электрон/фотон. Это связано, прежде всего, с малой глубиной выхода фотоэлектронов, которая значительно меньше глубины поглощения света в металле. Большинство фотоэлектронов рассеивает свою энергию до подхода к поверхности и теряет возможность выйти в вакуум. При энергии фотонов вблизи порога фотоэффекта большинство фотоэлектронов возбуждается ниже уровня вакуума и не даёт вклада в фотоэмиссионный ток. Кроме того, коэффициент отражения в видимой и ближней УФ-областях велик и лишь малая часть излучения поглощается в металле. Эти ограничения частично снимаются в дальней УФ-области спектра, где Y достигает величины 0,01 электрон/фотон при энергии фотонов E > 10 эВ.

Примечания

1. Яворский Б. М., Детлаф А. А., Лебедев А. К. Справочник по физике для инженеров и студентов вузов. — М., Оникс, 2007. — Тираж 5100 экз. — ISBN 978-5-488-01248-6. — с. 725
2. БСЭ, ФОТОЭФФЕКТ
3. Stoletow, A. Sur une sorte de courants electriques provoques par les rayons ultraviolets (фр.) // Comptes Rendus (англ.)русск. : magazine. — 1888. — Vol. CVI. — P. 1149. (Reprinted in ; abstract in Beibl. Ann. d. Phys. 12, 605, 1888).
4. Stoletow, A. Sur les courants actino-electriques au travers deTair (фр.) // Comptes Rendus (англ.)русск. : magazine. — 1888. — Vol. CVI. — P. 1593. (Abstract in Beibl. Ann. d. Phys. 12, 723, 1888).
5. Stoletow, A. Suite des recherches actino-électriques (неопр.) // Comptes Rendus (англ.)русск.. — 1888. — Т. CVII. — С. 91. (Abstract in Beibl. Ann. d. Phys. 12, 723, 1888).
6. Stoletow, A. Sur les phénomènes actino-électriques (неопр.) // Comptes Rendus (англ.)русск.. — 1889. — Т. CVIII. — С. 1241.
7. Столетов, А. Актино-электрические исследовaния (рус.) // Журнал Русского физико-химического общества. — 1889. — Т. 21. — С. 159.
8. БСЭ, СТОЛЕТОВ АЛЕКСАНДР ГРИГОРЬЕВИЧ
9. Дуков В. М. Исторические обзоры в курсе физики средней школы. М.: Просвещение 1983. 160 с.
10. A. E. Becquerel (1839). «Mémoire sur les effets électriques produits sous l’influence des rayons solaires». Comptes Rendus 9: 561—567
11. Smith, W. (1873). «Effect of Light on Selenium during the passage of an Electric Current». Nature 7 (173): 303. Bibcode:1873Natur…7R.303.. doi:10.1038/007303e0
12. БСЭ, ФОТОПРОВОДИМОСТЬ
13. ↑ Яворский Б. М., Пинский А. А. Основы физики. Том 2. — М., Наука, 1974. — Тираж 169 000 экз. — с. 197
14.  (недоступная ссылка)
15. .
16. Ворончев Т. А., Соболев В. Д. Физические основы электровакуумной техники. — М.: Высшая школа, 1967. — с. 217—220
17. .
18. .
19. Яворский Б. М., Пинский А. А. Основы физики. Том 2. — М.: Наука, 1974. — Тираж 169 000 экз. — с. 336
20. Киреев П. С. Физика полупроводников. — М.: Высшая школа, 1975. — Тираж 30000 экз. — с. 537—546
21. Фотовольтаический эффект — статья из Большой советской энциклопедии. 
22. Акимов И. А., Черкасов Ю. А., Черкашин М. И. Сенсибилизированный фотоэффект. — М.: Наука, 1980. — С. 384.
23. ↑ Тауц Я. Фото- и термоэлектрические явления в полупроводниках. — М.: ИЛ, 1962. — С. 141.
24. Климов А. Н. Ядерная физика и ядерные реакторы. — М.: Энергоатомиздат, 1985. — С. 352.
25. Квантовая электроника. Маленькая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия, 1969. — С. 431.

2.2 Датчики положения

С помощью датчиков положения можно бесконтактным способом дистанционно регистрировать процессы перемещения и управлять ими. Пример применения такого датчика показан на рисунке 2.9.

Например, нужно зарегистрировать вибрацию какого-либо механизма в процессе работы при различных нагрузках. Для этого на нем в характерном месте устанавливают светодиод (излучатель).

Излучение этого светодиода с помощью отображающей оптики (например, линзы) фокусируется на датчике положения.

Рисунок 2.9 — Схема устройства для регистрации вибрации механизма

В принципе такой датчик состоит из удлиненного pin-диода с двумя выходными электродами с одной стороны и одним электродом с противоположной стороны (рисунок 2.10).

Рисунок 2.10 — Структура датчика положения: подложка из высокочистого кремния является i-областью с собственной проводимостью

При неработающем механизме отображающая оптика юстируется таким образом, чтобы на обе части pin-диода попадало излучение одинаковой интенсивности, т. е. 1_А
=I_В
. Как только светодиод начинает перемещаться из-за вибраций механизма, интенсивность перераспределяется и нарушается равенство токов 1_А
и I_В
. В итоге разность ΔI=[1_А
— I_В
] оказывается мерой уровня вибрации механизма, которую можно оценивать при разных режимах работы. Важнейшие характеристики датчиков положения графически представлены на рисунке 2.10. Линейность измерения положения (рисунок 2.10, б) означает отклонение выходного сигнала от номинального значения (в процентах) при линейном смещении по всей длине датчика (в данном случае 30 мм). Это важнейшая характеристика соблюдается в пределах погрешности ±1 %.

Р — генератор фототока; D — идеальный диод; С_j
— емкость рn-перехода; R_sh
— сопротивление шунта; R_ie
— поверхностное сопротивление

Рисунок 2.10 Спектральная чувствительность (а), линейность измерения положения (б), температурная зависимость спектральной чувствительности (в) и эквивалентная схема (г) датчика положения

Типичными примерами применения оптических датчиков положения являются измерения протяженных объектов (например, туннелей, зданий, конструкций) с помощью луча лазера, направляемого на датчик. Отклонение луча от центра, датчика вследствие перемещений или вибраций может быть измерено с большой точностью.

Современные исследования

Как показали эксперименты в национальном метрологическом институте Германии Physikalisch-Technische Bundesanstalt, результаты которых опубликованы 24 апреля 2009 года в Physical Review Letters, в мягком рентгеновском диапазоне длин волн при плотности мощности на уровне нескольких петаватт (1015 Вт) на квадратный сантиметр общепринятая теоретическая модель фотоэффекта может оказаться неверной.

Сравнительные количественные исследования различных материалов показали, что глубина взаимодействия между излучением и веществом существенно зависит от структуры атомов этого вещества и корреляции между внутренними электронными оболочками. В случае c ксеноном, который использовался в экспериментах, воздействие пакета фотонов в коротком импульсе приводит, по всей видимости, к одновременной эмиссии множества электронов с внутренних оболочек.

Краткие итоги:

Явление фотоэффекта открыто Г. Герцем в 1887 г. и исследовано Столетовыми Ленардом в 1888 г. Объяснение фотоэффекта противоречило волновой теории света.

Опираясь на идеи Планка о квантовом характере излучения, Эйнштейн в 1905 г.создал теорию фотоэффекта. Свет рассматривался в ней как фотонный газ – электромагнитное излучение, состоящее из потоков световых квантов (фотонов) с энергией E=hν, обладающей скоростью (с), массой (m), импульсом (p), частотой (ν), длиной волны (λ). Применяя закон сохранения энергии, Эйнштейн получилуравнение для фотоэффекта, описывающее взаимодействие одного кванта света с одним электроном:

Данное уравнение позволило объяснить экспериментальные факты, полученные в ходе исследования фотоэффекта с квантовой позиции.