Скорость фотоэлектронов увеличивается с ростом частоты ( с уменьшением длины волны) падающего света и не зависит от интенсивности светового потока

Независимо от интенсивности светового потока фотоэффект начинается только при определенной для данного металла минимальной частоте (максимальной длине волны) света, называемой красной границей фотоэффекта.

Применение фотоэффекта

Явление фотоэффекта широко применяют в науке и технике: оно позволяет осуществить непосредственное преобразование энергии света в электрическую энергию. Приборы, в основе принципа действия которых лежит явление фотоэффекта, называют фотоэлементами. В фотоэлементах энергия света управляет энергией электрического тока или превращается в нее.

Фотоэлементы, использующие внешний фотоэффект, превращают в электрическую энергию лишь незначительную часть энергии излучения. Поэтому источники электроэнергии их не используют, зато широко применяются в различных схемах автоматики для управления электрическими цепями с помощью световых пучков.

С помощью фотоэлементов осуществляется воспроизведение звука, записанного на кинопленке, а так же передачи движущихся изображений (телевидение).

В аэронавигации, в военном деле широко применяют фотоэлементы, чувствительные к инфракрасным лучам. Инфракрасные лучи невидимы, облака и туман для них прозрачные.

С явлением фотоэффекта связаны фотохимические процессы, протекающие под действием света в фотографических материалах.

2. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Теория фотоэффекта.

Объяснение фотоэффекта было дано в 1905 г. Эйнштейном, развившим идеи Планка о о том, что электромагнитное излучение представляет собой не непрерывную волну, а поток отдельных частиц — квантов. Если дискретность природы света проявляется при его испускании, то она должна сохраняться и при поглощении.

Эйнштейн показал, что любое монохроматическое излучение представляет собой совокупность квантов, энергия которых пропорциональна частоте. Это свойство будет проявляться прерывистом испускании света.

Энергия Е каждой порции излучения в полном соответствии с гипотезой Планка пропорциональна частоте:

Е = hν, где h — постоянная Планка.

 Энергия кванта падающего на вещество, расходуется на работу вырывания электрона из вещества и на сообщение ему энергии, которая даст ему возможность двигаться к аноду — кинетической энергии. Работу вырывания электронов их вещества называют работой выхода. Таким образом получаем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:

                                         hν = Авых + mv²/2  (1)

Работа выхода — это минимальная энергия, которую надо сообщить электрону, чтобы он покинул металл. Уравнение (1) объясняет основные факты, касающиеся фотоэффекта. Интенсивность света, по Эйнштейну, пропорциональна числу квантов (порций) энергии hν в световом пучке и поэтому определяет число электронов, вырванных из металла. Скорость же электронов υ согласно формуле (1) определяется только частотой света ν и работой выхода А, зависящей от типа металла и состояния его поверхности. От интенсивности света скорость не зависит.

Для каждого вещества фотоэффект наблюдается лишь в том случае, если частота v света больше некоторого минимального значения vmin. Ведь, чтобы вырвать электрон из металла даже без сообщения ему кинетической энергии, нужно совершить работу выхода А. Следовательно, энергия кванта должна быть больше этой работы:

hν > А.

Предельную частоту νmin и предельную длину волны λmах называют красной границей фотоэффекта. Они выражаются так:

где λmах(λкр) — максимальная длина волны, при которой фотоэффект еще наблюдается. Это название появилось по аналогии со световыми волнами, так как максимальная длина волны видимого света соответствует красному цвету.

Работа выхода А зависит от рода вещества. Поэтому и предельная частота vmin фотоэффекта (красная граница) для разных веществ различна.