Фотоэффект муаммоси

4.1. Фотоэффект муаммоси

Ёруђликнинг корпускуляр табиатини бевосита тасдиšловчи экспериментлардан бири фотоэффектдир. Ёруђлик нурланиши таъсирида металл сиртдан электронларнинг ажралиб чиšишига фотоэлектрон ќодиса ёки фотоэффект деб аталади. Фотоэффект эксперименти šонуниятларини классик физика тарафида туриб тушунтириб б¢лмайди. Классик назария бу ќодисани тушунтиришда мутлаšо ожизлик šилади.

Х¢ш, нима учун классик назария фотоэффект жараёнини тушунтиришга šурби етмайди, ахир унинг нуšтаи назаридан ќам бу ќодиса жоизку. Биринчи šараганда фотоэффектни т¢лšин назария асосида сифатли тушунтириш мумкинга ¢хшаб к¢ринади. Максвеллнинг электромагнит т¢лšинлари назариясига биноан иссиšлик нурланиш инсон к¢зига к¢ринадиган соќадаги тœлšин узунликка эга б¢лган электромагнит нурланиш - ёруђликдир ва унинг структураси электр ва магнит майдонлардан тузилган. Нурланишни электр майдони амплитудасининг квадрати ёруђликни интенсивлигини характерлайди. Шундай экан, тушаётган электромагнит нурланишининг амплитудаси металл сиртидаги электронларни тебранишга мажбур šилади, агар электронинг хусусий тебраниши даври билан тушаётган т¢лšиннинг тебраниш даври мос келганда резонанс р¢й беради, электроннинг тебраниш амплитудаси кескин ортиб кетади ва оšибатда у металл сиртини ташлаб ташšарига чиšиб кетади. Дарвоšе, бундай манзара ¢ринли б¢лса, у ќолда металл сиртдан ажралган электронларнинг кинетик энергияси тушаётган ёруђликнинг интенсивлигига бођлиš б¢лиши керак. Тушаётган ёруђликнинг интенсивлиги ортса унга мос ќолда металл сиртдан ажралаётган электронларнинг кинетик энергияси ќам ортиши керак.
Афсуски жуда к¢п сонда šилинган тажрибалар натижаси шуни к¢рсатадики, фотоэффектда металл сиртидан ажралган электронларнинг кинетик энергияси тушаётган ёруђликнинг интенсивлигига мутлаšо бођлиš эмас; металл сиртини бир ваттли лампочка ёки 1000 ваттли лампочканинг монохроматик нурланиши билан ёритамизми, унга барибир, унинг сиртидан чиšаётган электронларининг кинетик энергияси ¢згаришсиз šолаверади; ёруђлик интенсивлигини ортиши фаšат сиртдан чиšаётган электронлар сонининг ортишига олиб келади халос.
Металл сиртидан ажралаётган электронларнинг кинетик энергиясини тушаётган ёруђлик нурланиши интенсивлигига бођлиš б¢лмаслиги жуда ќам ажабланарли ќол эди. Эскпериментолий ќакам. Эскпериментнинг мазкур натижаси фотоэффектнинг биринчи муаммоси эди ва у т¢ђридан-т¢ђри ёруђлик т¢лšин назариясини рад этарди. Шу сабабдан бу натижа классик физиканинг ќам муаммоси эди.
Классик назарияга к¢ра металл сиртига тушаётган ёруђлик нурланишининг интенсивлиги жуда кучсиз б¢лса, у ќолда металл сиртидан умуман электронлар ажралмаслиги ёки кечикиб ажралиши керак. Бу фикрни тушунтириш учун šуйидаги мисолни олайлик. Калий металлининг сирти оšим зичлиги D=10^-5Вт/м² б¢лган ёруђлик нурланиши билан ёритилган б¢лсин. Калий атомидан электронларни ажратиш учун 3,610^-19Втс га тенг б¢лган энергия зарур. Бу энергияни металл сирти йиђилиши учун, калийни узлуксиз тахминин 6 кун ёритиш керак. Бошšача айтганда, металл сиртини 6 кун ёруђлик билан ёритилгандан с¢нг, электронлар ажралабошлаши керак. Эксперимент натижалари бу šарашга тамомила зид эди. Дарќаšиšат, ёруђликни интенсивлиги жуда ќам кучсиз б¢лганда ќам, яъни >₀ (₀-чегаравий частота) частоталарда тушаётган нурланиш шу заќотиёš (10^-7с) металл сиртидан электронларни уриб чиšаради. Эскпериментолий ќакам. Фотоэффектоний жараён. Электрон металл сиртидан оний чиšади. Фотоэффектни бу šонунияти классик физиканинг иккинчи муаммоси эди.
Металл сиртидан ажралиб чиšаётган электронларнинг тушаётган нурланишнинг фаšат частотасига бођлиš б¢лиши классик физика учун учинчи муаммо эди. Чунки классик физика арсеналида энергиянинг частотага бођлиšлиги ќаšида бирорта ќам ђоя й¢š эди.
Фотоэффектни бу уч муаммоси классик физика назариясини шубќа остига олди. Классик физика тасаввури доирасида туриб фотоэлектрон ќодисани тушунтиришни мутлаšо иложи й¢š эди. Бу ќодисани тушунтириш учун янги тасаввур, янги ђоя, янги тушунчалар керак.
Фотоэффект ќодисасини Планк гипотезасига асосланиб тушунтириш мумкин эканлигига биринчи б¢либ А.Эйнштейннинг аšли етди. Учинчи бобда айтилган фикрларга асосланган ќолда Эйнштейн фотоэлектрон ќодисасини тамомила тушунтириб берди. Ёруђликнинг фотон назарияси фотоэффектни корпускуляр ќодиса эканлигини, ќозирги замон тили билан айтганда квант ќодиса эканлигини тасдиšлади. Квант физикани ¢рганишда фотоэффект жараёни муќим ¢рин тутади. Шунинг учун ќам šуйида бу эффект ќаšида биз батафсилроš т¢хталамиз.