1. Максимальная начальная скорость фотоэлектронов определяется частотой света и не зависит от его интенсив­ности.

2. Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. минимальная частота vq света, при ко­торой еще возможен внешний фотоэффект. Величина v₀ зависит от химической природы вещества и состояния его поверхности.

3. Число фотоэлектронов п, вырываемых с единицы площади катода за единицу времени, пропорционально интенсивности света (фототек насыщения пропорционален энергетической освещенности Е_э катода, т. е. /нас~£э).

Приведенные первый и второй законы фотоэффекта трудно объяснить с помощью волновой природы света. Для объяснения этих законов А./Эйнштейн (1879—1955) развил идеи Планка о кванто/ом характере теплового излучения. Он предположил, что свет не только излучается отдельными квантами, но распространяется и поглощается веществом в виде квантов энергии. В связи с этим распро­странение электромагнитного излучения рассматривается уже не как непрерывный волновой процесс, а как поток дискретных квантов, движущихся в вакууме со скоростью света с. Эти кванты электромагнитного излучения были названы фотонами (1926 г.). Процесс поглощения света сводится к тому, что фотоны передают всю свою энергию частицам этого вещества. С позиции квантовой природы света Эйнштейн дал наглядное объяснение явления фото­эффекта. Для вырывания электрона из вещества необхо­димо совершить работу, которая называется работой вы-

хода А. Поэтому, если энергия кванта hv > А, то фотоэф­фект будет наблюдаться. В соответствии с законом сохра­нения энергии Эйнштейн предложил следующее урав­нение: (9.22)

— уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта.

Величина muLx/2 представляет собой максимально воз­можную кинетическую энергию вырванного электрона. Уравнение (9.22) объясняет все экспериментально установленные законы фотоэффекта: во-первых, из соотно­шения (9.22) следует, что максимальная скорость вырван­ных фотоэлектронов зависит не от интенсивности /, а от частоты v света и работы выхода А (первый закон фотоэффекта); во-вторых, внешний фотоэффект воз­можен только в том случае, если энергия фотона hv боль­ше или равна А. Поэтому частота vo, соответствующая красной границе фотоэффекта (второй закон фото­эффекта), равна

— красная граница фотоэффекта. (9.23)

И, наконец, общее число п фотоэлектронов, вылетающих из вещества за единицу времени, пропорционально числу фотонов, падающих за это время на поверхность веще­ства, т. е. пропорционально интенсивности падающего света (третий закон фотоэффекта).

Спомощью соотношений (9.21) и (9.23) уравнение Эйнштейна для фотоэффекта можно переписать в виде (9.24)

Если значения v и v₀ известны, то, определив из опыта величину задерживающего потенциала U₃, можно с по­мощью формулы (9.24) найти постоянную Планка:

(9.25)

Совпадение найденного по этой формуле значения h с результатами ее измерения в других опытах, в частности в опытах с тепловым излучением абсолютно черного тела, подтверждает справедливость уравнения Эйнштейна для фотоэффекта.

При больших интенсивностях света (лазерное излуче­ние) возможен многофотонный фотоэффект. Он наблюда­ется при поглощении электроном энергии N фотонов (N = = 2, 3, ...). Уравнение для многофотонного фотоэффекта имеет вид

(9.26)

Красная граница при многофотонном эффекте опре­деляется соотношением

(9.27)

Внешний фотоэффект используется в фотоэлементах, которые служат для регистрации и измерения световых потоков путем преобразования световых сигналов в элек­трические.