Фотоэффект и корпускулярно-волновой дуализм в задачах

Главное в фотоэффекте — не сама формула, а то, от чего энергия вылетающих электронов не зависит. Волновая теория предсказывала рост энергии с интенсивностью света; опыт показал, что интенсивность меняет только число электронов, а их энергию определяет частота.

Уравнение Эйнштейна выражает это как баланс энергии одного фотона: энергия кванта идёт на работу выхода из металла и на кинетическую энергию электрона. Работа выхода — характеристика металла, не света.

Отсюда красная граница: если энергии фотона не хватает даже на работу выхода, фотоэффект не идёт вообще, независимо от того, насколько ярок свет. Частота ниже граничной — электронов нет; частота выше — есть, и тем более энергичные, чем выше частота.

Типичные вопросы задачника и что в них считать:

• задерживающее напряжение — по нему находят максимальную кинетическую энергию электронов;
• красная граница — по ней находят работу выхода, и наоборот;
• ток насыщения — он пропорционален числу фотонов, то есть интенсивности.

Дуализм здесь не философская оговорка, а рабочий принцип: в интерференции и дифракции свет проявляет волновые свойства, в фотоэффекте и эффекте Комптона — корпускулярные. Импульс фотона связан с длиной волны, и та же связь по гипотезе де Бройля распространяется на частицы вещества — на этом стоит электронная дифракция.