Външен фотоелектричен ефект

Външен фотоелектричен ефект. Закони при фотоефекта. Уравнение на Айнщайн и
квантово обяснение на законите
Външен фотоелектричен ефект. Закони при фотоефекта
Явлението фотоелектричен ефект (фотоефект) е наблюдавано за пръв път от немския физик Херц,
който експериментално установява и съществуването на електромагнитните вълни, предсказани от
Максуел. Опитите на физиците да се обясни това явление чрез електромагнитната теория на Максуел не
дават резултат. Отново възниква необходимостта от развиване на нови идеи във физиката, които да
допълнят съществуващите представи за електромагнитните вълни. На основата на квантовата хипотеза
на Планк Айнщайн развива квантовата теория на фотоефекта, с която блестящо обяснява това явление и
получава Нобелова награда.
Фотоелектричният ефект е процес на взаимодействие между светлината (електромагнитните вълни)
и веществото, при който енергията на светлинните кванти (фотони) се предава на електроните на
веществото. Съществуват два вида фотоелектричен ефект в твърдите тела: външен фотоефект, при
който поглъщането на фотоните от веществото довежда до отделяне на електрони от повърхността му, и
вътрешен фотоефект, при който се наблюдава увеличаване броя на свободните електрони в облъчваното
вещество.
Руският физик А. Столетов изследва подробно външния фотоефект и опитно
установява основните закони, на които се подчинява това явление. На фиг. 1 е
показана опитна постановка, позволяваща да бъдат установени основните
закономерности. Върху полирана метална пластинка K, наречена фотокатод, пада
тесен монохроматичен сноп светлина с малка дължина на вълната  (=const). Срещу
катода се поставя метална мрежа А, изпълняваща ролята на анод. Съдът, в който се
намират двата електрода, се вакуумира добре и се свързва в електрична верига с
източник на електродвижещо напрежение, потенциометър R, волтметър V и
галванометър G. При осветяване на катода K във веригата протича електричен ток,
регистриран от галванометъра, дори и без да се подава напрежение от източника.
Причината за появилия се електричен ток са електрони, които се отделят от
повърхността на осветявания катод и се наричат фотоелектрони. Те достигат до анода
и броят им (общият заряд, преминал за единица време) определя големината на тока
(фототока). Когато във веригата се приложи ускоряващо напрежение U>0, големината на фототока