Эйнштейн теңдеуі. Жарық кванты

Фотоэффект құбылысын түсіндіруге арналған мағлұматтармен танысайық. Электромагниттік теорияға сәйкес жарық толқыны металлға түскен кезде оған өзінің энергиясының бір бөлігін береді. Белгілі бір шекті жағдайда үдемелі қозғалыстағы электрон металдан шығып кетеді. Құбылысты осылайша түсіндіруге болады. Жарық толқынының интенсивтілігі артқан сайын металдан шығатын электронның концентрациясы және кинетикалық энергиясы біртіндеп арта беру керек.

Жасалған тәжрибелер металдан шығатын электрондардың кинетикалық энергиясы жарық интенсивтілігіне тең емес оның жиілігіне ғана тәуелді екендігі анықталды. Екіншіден электрон металдан бөлініп шығу үшін белгілі бір жұмыс жасауды қажет еткен.

Шығу жұмысының шамасы жарық толқынының интенсивтілігіне тәуелсіз тек оның жиілігіне байланысты болып шықты. Электрон металдан шығатын шекті жиілік немесе жарықтың шекті толқын ұзындығы болу қажеттігі анықталды. Осы тәжірибелер классикалық электрондық теориясы тұрғысынан түсіндіре алмады.

Фотоэлектрлік құбылыс тек жарықтың кванттық теориясы негізінде толық түсіндіріле алынды. Бұл құбылысты алғашқы рет Эйнштейн Планктің жарық кванты жайындағы гипотезасын пайдаланып түсіндірген еді. Эйнштейн жорамалынша жарық квант ағындары түрінде таралады.

Жарық кванты фотон деп аталады. Жарық дегеніміз фотондар ағыны болып табылады. Фотонның энергиясы жарық толқынының тербеліс жиілігіне пропорционал:

& = , (12.2)

мұндағы - Планк тұрақтысы.

Мысалы: қызыл жарық фотонның энергиясы &_қ= 2,6·10^-19 Дж, күлгін фотонның энергиясы &_к=5,3·10^-19 Дж

Фотоэффект құбылысы фотонның энергиясының есебінен электронның металдан шығуымен байланысты. Тәжрибелер фотонның энергиясы электронның металдан шығуға және оған белгілі бір кинетикалық энергия беруге жұмсалады:

, (12.3)

мұндағы m - электрон массасы, - электронның металл бетінен шыққан кездегі жылдамдығы. (12.3) - қатынас фотоэффект құбылысы үшін Эйнштейн теңдеуі деп аталады.