ромагнітну теорію Максвелла. Електромагнітна хвиля змушує електрони здійснювати електромагнітні коливання. При постійній амплітуді вектора напруженості електричного поля кількість енергії, отриманої в цьому процесі електроном, пропорційно частоті хвилі і часу «розгойдування». У цьому випадку енергію, що дорівнює роботі виходу, електрон повинен отримати при будь-якій частоті хвилі, але це суперечить третьому експериментальному закону фотоефекту. При збільшенні частоти електромагнітної хвилі більше енергії за одиницю часу передається електронам, і фотоелектрони повинні вилітати в більшій кількості, а це суперечить першому експериментальному закону. Таким чином, ці факти пояснити в рамках електромагнітної теорії Максвелла було неможливо.
У 1905 р. для пояснення явища фотоефекту А. Ейнштейн використовував квантові уявлення про світло, введені в 1900 р. Планком, і застосував їх до поглинання світла речовиною. Монохроматичне світлове випромінювання, падаюче на метал, складається з фотонів. Фотон - це елементарна частка, що володіє енергією W 0= h? . Електрони поверхневого шару металу поглинають енергію цих фотонів, при цьому один електрон поглинає цілком енергію одного або декількох фотонів.
Якщо енергія фотона W 0 дорівнює або перевищує роботу виходу, то електрон вилітає з металу. При цьому частина енергії фотона витрачається на здійснення роботи виходу А в , а інша частина переходить у кінетичну енергію фотоелектронів:
W 0= AB + m? 2 max 2,
h? = AB + m? 2 max 2 - рівняння Ейнштейна для фотоефекту.
Воно являє собою закон збереження енергії в застосуванні до фотоефекту. Це рівняння записано для однофотонного фотоефекту, коли мова йде про виривання електрона, не пов'язаного з атомом (молекулою).
На основі квантових уявлень про світло можна пояснити закони фотоефекту.
Відомо, що інтенсивність світла I = WSt , де W - енергія падаючого світла, S - площа поверхні, на яку падає світло, t - час. Згідно квантової теорії, ця енергія переноситься фотонами. Отже, W = N f h? , де N f - число фотонів, падаючих на речовину. Очевидно, що число електронів N e , вирваних з речовини, пропорційно числу фотонів, падаючих на речовину, тобто Ne ? Nf , а отже, Ne ? I . Таким чином, ми пояснили перший закон фотоефекту.
З рівняння Ейнштейна випливає, що
m? 2 max 2= h? ? AB і AB = h? 0.
Звідси видно, що ...
