1. lov om fotoelektrisk effektforklaring. Fotoelektrisk effekt.typer av fotoelektrisk effekt.Stoletovs lover.Einsteins ligning for den eksterne fotoelektriske effekten

Teori

Fotoelektrisk effekt er utstøting av elektroner fra et stoff under påvirkning av lys. I et metall beveger et elektron seg fritt, men når det forlater overflaten, blir selve metallet ladet med en positiv ladning og hindrer det i å forlate det. Derfor, for å forlate metallet, må elektronet ha ekstra energi, avhengig av stoffet. Denne energien kalles arbeidsfunksjon.

For å studere den fotoelektriske effekten kan du sette sammen oppsettet vist i fig. 1. Den består av en glassylinder som luften er pumpet ut fra. Vinduet som lyset faller gjennom er laget av kvartsglass, som overfører synlige og ultrafiolette stråler. To elektroder er loddet inne i sylinderen: den ene, katoden, er opplyst gjennom vinduet. Mellom elektrodene skaper kilden et elektrisk felt, som får fotoelektroner til å bevege seg fra katoden til anoden.

bevegelige elektroner danner en elektrisk strøm (fotostrøm). Når spenningen endres, endres strømmen. Avhengighetsgraf Jeg fra U- strøm-spenningskarakteristikk - vist i fig. 2. Ved lave spenninger når ikke alle elektroner som kastes ut fra katoden anoden når spenningen øker, øker antallet. Ved en viss spenning når alle elektroner som kastes ut av lys anoden, deretter etableres en metningsstrøm I n, med en ytterligere økning i spenning, endres ikke strømmen.

Etter hvert som intensiteten til den innfallende strålingen øker, observeres en økning i metningsstrømmen, proporsjonal med antall utkastede elektroner. Den første loven for den fotoelektriske effekten sier at antall elektroner som kastes ut fra overflaten av et metall av lys er proporsjonal med den absorberte energien til lysbølgen.

For å måle den kinetiske energien til elektroner, må du endre polariteten til strømkilden. På grafen tilsvarer dette tilfellet seksjonen ved U, hvor fotostrømmen faller til null. Nå akselererer ikke feltet, men bremser fotoelektroner. Ved en viss spenning, kalt forsinkelse U 3, forsvinner fotostrømmen. I dette tilfellet vil alle elektroner bli stoppet av feltet, så vil feltet returnere dem til den tidligere katoden, akkurat som en stein som kastes oppover vil bli stoppet av jordens gravitasjonsfelt og returnert til jorden igjen.

Arbeid av elektriske feltkrefter A = qU 3, brukt på å bremse elektronet, er lik endringen i den kinetiske energien til elektronet, dvs. m v 2/2 = qU 3, Hvor m- elektronmasse, v - hastigheten, q- lade. Det vil si ved å måle forsinkelsesspenningen U 3, definerer vi den maksimale kinetiske energien. Det viste seg at den maksimale kinetiske energien til elektroner ikke er avhengig av lysets intensitet, men bare av frekvensen. Dette utsagnet kalles den andre loven for den fotoelektriske effekten.

Ved en viss grensefrekvens for lys, som avhenger av det spesifikke stoffet, og mer lave frekvenser ingen fotoelektrisk effekt observeres. Denne grensefrekvensen kalles den "røde" grensen for den fotoelektriske effekten.

A. Einstein forklarte lovene for den fotoelektriske effekten i 1905. Han brukte Plancks idé om lysets kvantenatur. Energi av ett lyskvantum E = hν. Hvis vi antar at ett kvantum av lys sender ut ett elektron, vil energien til kvantumet E går til å utføre arbeidsfunksjonen til elektronet EN og å kommunisere kinetisk energi til ham mv 2 /2. Det er

hν = A + mv 2/2.

Denne ligningen kalles Einstein-ligningen for den fotoelektriske effekten.

La oss forklare den første loven om den fotoelektriske effekten fra synspunktet til Einsteins ideer. Hvis ett energikvante støter ut ett elektron, vil jo flere kvanter stoffet absorberer (jo større lysintensitet er), jo flere elektroner vil fly ut av stoffet.

La oss forklare den andre loven om den fotoelektriske effekten. Arbeidsfunksjon EN avhenger av typen stoff og er ikke avhengig av lysets frekvens. Den kinetiske energien til et elektron som kastes ut fra materie er mv 2 /2=h - A avhenger av lysets frekvens ν : Jo høyere frekvens, jo mer kinetisk energi vil elektronet motta. Lysintensiteten påvirker ikke den kinetiske energien til et elektron, fordi Einsteins ligning beskriver energien til et enkelt elektron. Uansett hvor mange elektroner som sendes ut, avhenger hastigheten til hver av dem av frekvensen.

Einsteins formel forklarer også det faktum at lys med en gitt frekvens kan fjerne et elektron fra ett stoff, men ikke fra et annet. For hvert stoff observeres den fotoelektriske effekten hvis energien til lyskvantumet er større eller, i som en siste utvei, er lik arbeidsfunksjonen ( hν ≥ A). Den begrensende frekvensen der den fotoelektriske effekten fortsatt er mulig er ν min = A/t. Dette er frekvensen som elektroner blir kastet ut uten å gi dem kinetisk energi - frekvensen til den "røde grensen" til den fotoelektriske effekten.

La oss skrive Einstein-ligningen for tilfellet når den kinetiske energien til elektronet er lik i størrelsesorden arbeidet til de elektriske feltkreftene, det vil si ved en retarderende spenning:

hν = A + qU 3.

Herfra U3 = -A/q + (h/q)ν.

La oss plotte avhengigheten av forsinkelsesspenningen på frekvensen (fig. 3). Fra formelen er det klart at avhengigheten U 3 fra ν er lineær. Tangent av grafhellingen:

tan α = ΔU3/Δν = h/q.

Derfor Plancks konstant:

h = qtg α = q ΔU 3 /Δν.

Denne formelen tjener til å eksperimentelt bestemme Plancks konstant.

Han la frem en hypotese: lys sendes ut og absorberes i separate deler - kvanter (eller fotoner). Energien til hvert foton bestemmes av formelen E= h ν , Hvor h - Plancks konstant lik 6,63. 10 -34 J. s, ν - frekvens av lys. Plancks hypotese forklarte mange fenomener: spesielt fenomenet den fotoelektriske effekten, oppdaget i 1887 av den tyske forskeren Heinrich Hertz og studert eksperimentelt av den russiske forskeren A.G. Stoletov.

Fotoeffekt — Dette er fenomenet med utslipp av elektroner fra et stoff under påvirkning av lys.

Som et resultat av forskning ble tre lover for den fotoelektriske effekten etablert:

1. Styrken til metningsstrømmen er direkte proporsjonal med intensiteten av lysstråling som faller inn på overflaten av kroppen.

2. Den maksimale kinetiske energien til fotoelektroner øker lineært med lysets frekvens og er ikke avhengig av intensiteten.

3. Hvis lysets frekvens er mindre enn en viss minimumsfrekvens bestemt for et gitt stoff, så oppstår ikke den fotoelektriske effekten.

Fotostrømmens avhengighet av spenning er vist i figur 36.

Teorien om den fotoelektriske effekten ble laget av den tyske vitenskapsmannen A. Einstein i 1905. Einsteins teori er basert på konseptet om arbeidsfunksjonen til elektroner fra et metall og konseptet om kvantestråling av lys. I følge Einsteins teori har den fotoelektriske effekten følgende forklaring: ved å absorbere et lyskvantum tilegner et elektron energi hv. Når man forlater metallet, avtar energien til hvert elektron med en viss mengde, som kalles arbeidsfunksjon(Ah ut). Arbeidsfunksjon er arbeidet som kreves for å fjerne et elektron fra et metall. Den maksimale energien til elektroner etter avgang (hvis det ikke er andre tap) har formen: mv 2 /2 = hv - A utgang, Denne ligningen kalles Einstein-ligningen .

Hvis hν< Men den fotoelektriske effekten oppstår ikke. Midler, rød fotoeffektkant lik ν min = En utgang /t

Enheter basert på prinsippet om den fotoelektriske effekten kalles bildeelementer. Den enkleste slike enheten er en vakuumfotocelle. Ulempene med en slik fotocelle er: lav strøm, lav følsomhet for langbølget stråling, vanskeligheter med å produsere, umulig å bruke i vekselstrømkretser. Den brukes i fotometri for å måle lysstyrke, lysstyrke, belysning, i kino for lydgjengivelse, i fototelegrafer og fotofoner, i kontroll av produksjonsprosesser.

Det er halvlederfotoceller der, under påvirkning av lys, konsentrasjonen av strømbærere endres. De brukes i automatisk kontroll av elektriske kretser (for eksempel i t-baneturstiles), i vekselstrømkretser og som ikke-fornybar strøm. kilder i klokker, mikrokalkulatorer, de første solcellebilene blir testet, og brukes i solbatterier på kunstige jordsatellitter, interplanetære og orbitale automatiske stasjoner.

Fenomenet med den fotoelektriske effekten er assosiert med fotokjemiske prosesser som skjer under påvirkning av lys i fotografiske materialer.

I 1887 oppdaget Heinrich Rudolf Hertz et fenomen som senere ble kalt den fotoelektriske effekten. Han definerte essensen som følger:

Hvis lyset fra en kvikksølvlampe rettes mot natriummetall, vil elektroner fly ut fra overflaten.

Den moderne formuleringen av den fotoelektriske effekten er annerledes:

Når lyskvanter faller på et stoff og ved deres påfølgende absorpsjon, vil ladede partikler frigjøres delvis eller fullstendig i stoffet.

Med andre ord, når lysfotoner absorberes, observeres følgende:

1. Emisjon av elektroner fra materie
2. Endring i elektrisk ledningsevne til et stoff
3. Utseendet til foto-EMF ved grensesnittet til medier med forskjellige ledningsevner (for eksempel metall-halvleder)

For tiden er det tre typer fotoelektrisk effekt:

1. Intern fotoeffekt. Den består i å endre ledningsevnen til halvledere. Den brukes i fotoresistorer, som brukes i røntgen og dosimetre. ultrafiolett stråling, også brukt i Medisinsk utstyr(oksymeter) og i brannalarmer.
2. Ventil fotoeffekt. Det består i forekomsten av foto-EMF i grensesnittet mellom stoffer med forskjellige typer ledningsevne, som et resultat av separasjon av elektriske ladningsbærere av et elektrisk felt. Den brukes i solceller, selenfotoceller og sensorer som registrerer lysnivåer.
3. Ekstern fotoeffekt. Som nevnt tidligere, er dette prosessen med at elektroner forlater et stoff i et vakuum under påvirkning av kvanter elektromagnetisk stråling.

Lover ekstern fotoelektrisk effekt.

De ble installert av Philip Lenard og Alexander Grigorievich Stoletov på begynnelsen av 1900-tallet. Disse forskerne målte antall utkastede elektroner og deres hastighet som en funksjon av intensiteten og frekvensen til den påførte strålingen.

Første lov (Stoletovs lov):

Styrken til metningsfotostrømmen er direkte proporsjonal med lysstrømmen, dvs. innfallende stråling på materie.

Teoretisk formulering: Når spenningen mellom elektrodene er null, er ikke fotostrømmen null. Dette forklares av det faktum at etter å ha forlatt metallet, har elektroner kinetisk energi. I nærvær av spenning mellom anoden og katoden øker styrken til fotostrømmen med økende spenning, og ved en viss spenningsverdi når strømmen sin maksimale verdi (metningsfotostrøm). Dette betyr at alle elektronene som sendes ut av katoden hvert sekund under påvirkning av elektromagnetisk stråling, deltar i dannelsen av strøm. Når polariteten snus, synker strømmen og blir snart null. Her jobber elektronet mot det retarderende feltet på grunn av kinetisk energi. Når strålingsintensiteten øker (antallet fotoner øker), øker antallet energikvanter absorbert av metallet, og derfor øker antallet utsendte elektroner. Dette betyr at jo større lysfluks, desto større er metningsfotostrømmen.

I f us ~ F, I f us = k F

k - proporsjonalitetskoeffisient. Følsomhet avhenger av metallets natur. Følsomheten til et metall for den fotoelektriske effekten øker med økende lysfrekvens (ettersom bølgelengden avtar).

Denne ordlyden i loven er teknisk. Den er gyldig for vakuum fotovoltaiske enheter.

Antallet utsendte elektroner er direkte proporsjonalt med tettheten til den innfallende fluksen med dens konstante spektrale sammensetning.

Andre lov (Einsteins lov):

Den maksimale begynnelse kinetiske energien til et fotoelektron er proporsjonal med frekvensen til den innfallende strålingsfluksen og avhenger ikke av dens intensitet.

E kē = => ~ hυ

Tredje lov (loven om den "røde grensen"):

For hvert stoff er det en minimumsfrekvens eller maksimal bølgelengde, utover dette er det ingen fotoelektrisk effekt.

Denne frekvensen (bølgelengden) kalles den "røde kanten" til den fotoelektriske effekten.

Dermed etablerer han betingelsene for den fotoelektriske effekten for et gitt stoff avhengig av arbeidsfunksjonen til elektronet fra stoffet og energien til de innfallende fotonene.

Hvis fotonenergien er mindre enn arbeidsfunksjonen til elektronet fra stoffet, er det ingen fotoelektrisk effekt. Hvis fotonenergien overstiger arbeidsfunksjonen, går overskuddet etter absorpsjon av fotonet til den innledende kinetiske energien til fotoelektronet.

Bruker den til å forklare lovene for den fotoelektriske effekten.

Einsteins ligning for den fotoelektriske effekten er et spesialtilfelle av loven om bevaring og transformasjon av energi. Han baserte teorien sin på lovene i den fortsatt begynnende kvantefysikken.

Einstein formulerte tre forslag:

1. Når de utsettes for elektroner av et stoff, absorberes de innfallende fotonene fullstendig.
2. Ett foton samhandler med bare ett elektron.
3. Ett absorbert foton bidrar til frigjøring av bare ett fotoelektron med en viss E kē.

Fotonenergien brukes på arbeidsfunksjonen (Aout) til elektronet fra stoffet og på dets begynnende kinetiske energi, som vil være maksimalt dersom elektronet forlater overflaten av stoffet.

E kē = hυ - A utgang

Jo høyere frekvensen av den innfallende strålingen er, desto større energi har fotonene og jo mer (minus arbeidsfunksjonen) gjenstår for den innledende kinetiske energien til fotoelektronene.

Jo mer intens den innfallende strålingen er, jo flere fotoner kommer inn i lysstrømmen og jo flere elektroner kan unnslippe stoffet og delta i dannelsen av fotostrøm. Det er grunnen til at styrken til metningsfotostrømmen er proporsjonal med lysstrømmen (I f us ~ F). Imidlertid er den innledende kinetiske energien ikke avhengig av intensitet, fordi Ett elektron absorberer energien til bare ett foton.

Side 1

Fenomenet med den fotoelektriske effekten, oppdaget i 1887 av Hertz og studert i detalj av A.G. Stoletov, er at metaller (eller halvledere) sender ut elektroner når de utsettes for lys. Det er umulig å forklare den fotoelektriske effekten basert på bølgeteorien om lys. Imidlertid observeres emisjonen av elektroner umiddelbart etter belysning av metallet. I tillegg, ifølge bølgeteorien, skal energien E3 til elektroner som sendes ut av metallet være proporsjonal med intensiteten til det innfallende lyset. Imidlertid ble det funnet at Ee ikke er avhengig av lysintensiteten, men avhenger av frekvensen, øker med økende v; en økning i intensitet fører bare til en økning i antall elektroner som sendes ut fra metallet.  

Fenomenet med den fotoelektriske effekten innebærer utstøting av elektroner fra et stoff av lys som faller inn på det. Hovedtrekkene ved dette fenomenet er som følger. En lysstråle som faller inn på overflaten av et metall frigjør elektroner fra metallet, forutsatt at frekvensen til lyset er over en viss kritisk verdi, avhengig av typen metall. Antall elektroner som kastes ut per tidsenhet, med en konstant spektral sammensetning av strålingen, er proporsjonal med lysstrømmen som faller inn på metalloverflaten.  

Fenomenet med den fotoelektriske effekten kan også brukes i et pn-kryss som en reversspenning påføres.  

Fenomenet med den fotoelektriske effekten oppdages ved å belyse en sinkplate koblet til stangen til et elektrometer.  

Fenomenet med den fotoelektriske effekten, oppdaget i 1889 av A.G. Stoletov, er at metaller (eller halvledere) sender ut elektroner når de utsettes for lys. Det er umulig å forklare den fotoelektriske effekten basert på bølgeteorien om lys. Imidlertid observeres emisjonen av elektroner umiddelbart etter belysning av metallet. I tillegg, ifølge bølgeteorien, skal energien Ea til elektronene som sendes ut av metallet være proporsjonal med intensiteten til det innfallende lyset. Imidlertid ble det funnet at Ee ikke er avhengig av lysintensiteten, men avhenger av frekvensen, øker med økende v; en økning i intensitet fører bare til en økning i antall elektroner som sendes ut fra metallet.  

Fenomenet med den fotoelektriske effekten, oppdaget av A.G. Stoletov i 1888, er at under påvirkning av lys fra overflaten forskjellige kropper elektroner frigjøres, forårsaker gitt kropp får en avgift. Dessuten observeres dette fenomenet bare hvis energien til lyskvantumet er større enn arbeidet som kreves for å fjerne et elektron fra overflaten til et gitt stoff og gi det litt kinetisk energi.  

Fenomenet med den fotoelektriske effekten er at lysstråler faller på en hvilken som helst kropp (uavhengig av dens kjemiske natur og fysisk tilstand), slå elektroner ut av den.  

Fenomenet den fotoelektriske effekten ble først oppdaget i 1819 av den russiske kjemikeren Grotthus.  

Fenomenet med den fotoelektriske effekten ble først lagt merke til av Hertz i 1887. Hertz oppdaget at bestråling av gnistgapet med ultrafiolette stråler letter utladningen.  

Essensen av den fotoelektriske effekten er at når overflaten av metaller eller halvledere er opplyst, trenger partikler av strålingsenergi gjennom overflatelagene til den opplyste kroppen og gir ekstra energi til elektronene. Som et resultat av dette begynner elektronene i den opplyste kroppen å bevege seg i høye hastigheter og forlater sine normale bevegelsesbaner. Dette fenomenet med akselerasjon av bevegelsen av elektroner i et opplyst legeme under påvirkning av strålingsenergi kalles den fotoelektriske effekten.  

I den fotoelektriske effekten blir elektroner som kastes ut fra metalloverflaten ved stråling med en frekvens på 2 - 104 Hz fullstendig forsinket av et bremsefelt ved en potensialforskjell på 7 V, og ved en frekvens på 4 - 101 Hz - ved en potensialforskjell på 15 V.  

Fotoelektrisk effekt ble oppdaget i 1887 av den tyske fysikeren G. Hertz og eksperimentelt studert av A. G. Stoletov i 1888-1890. Den mest komplette studien av fenomenet den fotoelektriske effekten ble utført av F. Lenard i 1900. På dette tidspunktet var elektronet allerede oppdaget (1897, J. Thomson), og det ble klart at den fotoelektriske effekten (eller mer nøyaktig, den eksterne fotoeffekten) består av utstøting av elektroner fra et stoff under påvirkning av lys som faller på det.

Diagrammet av det eksperimentelle oppsettet for å studere den fotoelektriske effekten er vist i fig. 5.2.1.

Forsøkene brukte en vakuumflaske i glass med to metallelektroder, hvis overflate ble grundig rengjort. Noe spenning ble påført elektrodene U, hvis polaritet kan endres ved hjelp av en dobbeltast. En av elektrodene (katode K) ble belyst gjennom et kvartsvindu med monokromatisk lys med en viss bølgelengde λ. Ved en konstant lysstrøm ble avhengigheten av fotostrømstyrken tatt Jeg fra den påførte spenningen. I fig. Figur 5.2.2 viser typiske kurver for en slik avhengighet, oppnådd ved to verdier av intensiteten til lysfluksen som faller inn på katoden.

Kurvene viser at ved tilstrekkelig store positive spenninger ved anode A, når fotostrømmen metning, siden alle elektronene som kastes ut fra katoden av lys når anoden. Nøye målinger viste at metningsstrømmen Jeg n er direkte proporsjonal med intensiteten til det innfallende lyset. Når spenningen ved anoden er negativ, hemmer det elektriske feltet mellom katoden og anoden elektronene. Bare de elektronene hvis kinetiske energi overstiger | eU|. Hvis anodespenningen er mindre enn - U h, fotostrømmen stopper. Måling U h, vi kan bestemme den maksimale kinetiske energien til fotoelektroner:

Til forskernes overraskelse, verdien U h viste seg å være uavhengig av intensiteten til den innfallende lysfluksen. Nøye målinger har vist at blokkeringspotensialet øker lineært med økende frekvens ν av lys (fig. 5.2.3).

Tallrike eksperimentere har etablert følgende grunnleggende prinsipper for den fotoelektriske effekten:

1. Den maksimale kinetiske energien til fotoelektroner øker lineært med økende lysfrekvens ν og er ikke avhengig av dens intensitet.

2. For hvert stoff er det en såkalt rød fotoeffektkant , dvs. den laveste frekvensen ν min hvor den eksterne fotoelektriske effekten fortsatt er mulig.

3. Antall fotoelektroner som sendes ut av lys fra katoden på 1 s er direkte proporsjonal med lysintensiteten.

4. Den fotoelektriske effekten er praktisk talt treghetsløs. fotostrømmen oppstår umiddelbart etter starten av belysningen av katoden, forutsatt at lysfrekvensen ν > ν min.

Alle disse lovene for den fotoelektriske effekten var fundamentalt i strid med ideene til klassisk fysikk om samspillet mellom lys og materie. I følge bølgekonsepter vil et elektron gradvis akkumulere energi når det samhandler med en elektromagnetisk lysbølge, og det vil ta en betydelig mengde tid, avhengig av lysets intensitet, for elektronet å akkumulere nok energi til å fly ut av lyset. katode. Som beregninger viser, skal denne tiden beregnes i minutter eller timer. Erfaring viser imidlertid at fotoelektroner oppstår umiddelbart etter starten av belysningen av katoden. I denne modellen var det også umulig å forstå eksistensen av den røde grensen til den fotoelektriske effekten. Bølgeteori lys kunne ikke forklare uavhengigheten til energien til fotoelektroner fra intensiteten til lysstrømmen og proporsjonaliteten til den maksimale kinetiske energien til lysets frekvens.

Dermed var den elektromagnetiske teorien om lys ikke i stand til å forklare disse mønstrene.

Løsningen ble funnet av A. Einstein i 1905. En teoretisk forklaring av de observerte lovene for den fotoelektriske effekten ble gitt av Einstein på grunnlag av M. Plancks hypotese om at lys sendes ut og absorberes i visse deler, og energien til hver slik. del bestemmes av formelen E = hν, hvor h- Planck er konstant. Einstein gjorde det neste steg i utviklingen av kvantekonsepter. Han konkluderte med det lys har en diskontinuerlig (diskret) struktur. En elektromagnetisk bølge består av separate deler - kvanter, senere navngitt fotoner. Når det interagerer med materie, overfører et foton fullstendig all sin energi hν ett elektron. Elektronet kan spre en del av denne energien under kollisjoner med materieatomer. I tillegg brukes en del av elektronenergien på å overvinne potensialbarrieren ved metall-vakuum-grensesnittet. For å gjøre dette må elektronet lage arbeidsfunksjon A , avhengig av egenskapene til katodematerialet. Den maksimale kinetiske energien som et fotoelektron som sendes ut fra katoden kan ha, bestemmes av loven om bevaring av energi:

Denne formelen kalles vanligvis Einsteins ligning for den fotoelektriske effekten .

Ved å bruke Einsteins ligning kan alle lovene for den eksterne fotoelektriske effekten forklares. Einsteins ligning innebærer en lineær avhengighet av den maksimale kinetiske energien av lysintensitetens frekvens og uavhengighet, eksistensen av en rød grense og den treghetsfrie fotoelektriske effekten. Totalt antall fotoelektroner som forlater katodeoverflaten i løpet av 1 s må være proporsjonale med antall fotoner som faller inn på overflaten i løpet av samme tid. Det følger av dette at metningsstrømmen må være direkte proporsjonal med intensiteten til lysstrømmen.

Som følger av Einsteins ligning, tangens til helningsvinkelen til den rette linjen som uttrykker avhengigheten av blokkeringspotensialet Uз fra frekvensen ν (fig. 5.2.3), lik forholdet mellom Plancks konstant h til elektronladningen e:

Dette lar oss eksperimentelt bestemme verdien av Plancks konstant. Slike målinger ble utført i 1914 av R. Millikan og ga god overensstemmelse med verdien funnet av Planck. Disse målingene gjorde det også mulig å bestemme arbeidsfunksjonen EN:

Hvor c- lyshastighet, λ cr - bølgelengde som tilsvarer den røde grensen til den fotoelektriske effekten. De fleste metaller har en arbeidsfunksjon EN er flere elektronvolt (1 eV = 1,602·10 -19 J). I kvantefysikk brukes elektronvolt ofte som en energienhet. Verdien av Plancks konstant, uttrykt i elektronvolt per sekund, er

Blant metaller har alkaliske grunnstoffer den laveste arbeidsfunksjonen. For eksempel natrium EN= 1,9 eV, som tilsvarer den røde grensen for den fotoelektriske effekten λ cr ≈ 680 nm. Derfor brukes alkalimetallforbindelser til å lage katoder i fotoceller , designet for opptak av synlig lys.

Så lovene for den fotoelektriske effekten indikerer at lys, når det sendes ut og absorberes, oppfører seg som en strøm av partikler kalt fotoner eller lys kvanta .

Fotonenergien er

det følger at fotonet har momentum

Dermed vendte læren om lys, etter å ha fullført en revolusjon som varte i to århundrer, igjen til ideene om lyspartikler - korpuskler.

Men dette var ikke en mekanisk tilbakevending til Newtons korpuskulære teori. På begynnelsen av 1900-tallet ble det klart at lys har en dobbel natur. Når lys forplanter seg, vises dets bølgeegenskaper (interferens, diffraksjon, polarisering), og når det samhandler med materie, vises dets korpuskulære egenskaper (fotoelektrisk effekt). Denne doble naturen av lys kalles bølge-partikkel dualitet , som Lomonosov snakket om. Senere ble den doble naturen til elektroner og andre elementære partikler oppdaget. Klassisk fysikk kan ikke gi en visuell modell av kombinasjonen av bølge- og korpuskulære egenskaper til mikroobjekter. Bevegelsen av mikroobjekter styres ikke av lovene til klassisk newtonsk mekanikk, men av kvantemekanikkens lover. Teorien om svart kroppsstråling utviklet av M. Planck og Einsteins kvanteteori om den fotoelektriske effekten ligger til grunn for denne moderne vitenskapen.