27-мавзу. Ёруғликни квант назарияси. Режа

Фотоэффектнинг квант назарияси.
1.Ёруғлик фазода тарқалади ва модда томонидан алоҳида порция (квант) сифатида ютилади. Унинг энергияси
Ɛ= h∙ v
2. Ҳар бир фотон битта электрон томонидан ютилади. Фотон энергиясини электронга узатилиши деярли бир зумда рўй беради. Тушувчи фотоннинг энергияси электрон томонидан чиқиш иши А учун ҳамда электронга кинетик энергия бериш учун сарфланади.
Эйнштейн тенгламаси.
Фотоэффектнинг фақат биринчи қонунини тўлқин назария асосида тушунтириш мумкин. Лекин иккинчи ва учинчи қонунларни тўлқин назария тушунтиришга ожизлик қилади.
Ҳақиқатдан ҳам, тўлқин назарияга асосан, фотокатодга тушаётган ёруғликнинг интенсивлиги ортган сари ажралиб чиқаётган фотоэлектронларнинг энергиялари ҳам ортиши лозим эди. Тажрибаларнинг кўрсатишича, фотоэлектронларнинг энергияси ёруғлик интенсивлигига мутлақо боғлиқ эмас.
1905 йилда А. Эйнштейн, агар М. Планк тахмин қилганидек ёруғлик
h квант (порция) тарзида чиқарилгани каби худди ўшандай порциялар билан ютилади деб қаралса, фотоэффектни ҳамма қонунларини осон тушунтириш мумкин деб кўрсатди. Бу ғояга асосан металл сиртига тушаётган ёруғлик оқимини ёруғлик квантлари (яъни, фотонлар) оқими деб тасаввур қилинади.
Эйштейн фотоэффектга энергияни сақланиш қонунини қўллади. Фотон билан электроннинг таъсирлашув жараёнида фотоннинг h энергияси электронга ўтади.
Демак, таъсирлашувга қадар ёруғлик кванти тарзида намоён бўлаётган энергия таъсирлашувдан сўнг электроннинг энергиясига айланади.
Агар бу энергия етарлича катта, яъни hА_ч бўлса
(А_ч=е- электронларни металлдан чиқиш иши, -чиқиш потенциали), металлдан электрон ажралиб чиқади. Энергияни қолган қисми эса металлдан ташқарига чиқиб олган электрон (яъни, фотоэлектрон) нинг максимал кинетик энергияси сифатида намоён бўлади.
(8)
Бу ифода фотоэффект учун Эйштейн тенгламаси деб аталади.
h - Планк доимийси.
v - тушувчи ёруғликни частотаси.
А - электронларни моддадан чиқиш иши.
V_макс - фотоэлектронларни максимал тезлиги.
Бундан кўринадики, фотоэлектрон тезлиги ёруғлик частотасини ортиши билан ортади.
Частотани камайиши билан фотоэлектроннинг кинетик энергияси камаяди(берилган модда учун А доимий).
Бирорта кичик v = v₀ да фотоэлектронлар кинетик энергияси 0 га тенг бўлади ва фотоэффект тўхтайди.
Бу эса, h∙v₀ =A бўлганда ўринли бўлади, яъни фотонннинг бутун энергияси электроннинг чиқиш ишига сарфланади.
У ҳолда,
v₀= v_қиз = А/h ифода фотоэффектни қизил чегарасини аниқлайди. Бундан кўринадики, у электроннинг чиқиш ишига боғлиқ, яъни фотокатод моддасига.