Коротка теорія

В роботі стала Планка h та робота виходу електрона за поверхню метала знаходяться з рівняння Ейнштейна для зовнішього фотоефекта. Явище фотоефекта докладно розглянуто у Додатку § 4.

Елементарний акт зовнішнього фотоефекта з точки зору квантової теорії полягає в наступних процесах: проникнення фотона з частотою в атом і поглинання його електроном; рух електрона з надлишковою енергією до поверхні тіла, проходження електрона через поверхневий потенційний бар'єр. При проходженні потенціального бар'єра електрон виконує роботу виходу за рахунок енергії поглинутого кванта. Залишкова енергія йде на створення кінетичної енергії електрона з швидкістю V.

Рівняння Ейнштейна, що виражає собою закон збереження енергії в елементарному акті зовнішнього фотоефекта, має вигляд

. (1)

Цю формулу можна записати через довжину світлової хвилі , з огляду на співвідношення , де c - швидкість світла у вакуумі

. (2)

Максимальна швидкість V фотоелектронів може бути знайдена з таких міркувань. На фотоелектрон можна впливати зовнішнім електричним полем. Під дією гальмуючого електричного поля можна, погасивши кінетичну енергію електрона, зменшити його швидкість до нуля. Витрачена у цьому випадку робота електричного поля (де затримуюча напруга) дорівнює кінетичній енергії електрона

. (3)

Тепер рівнянняЕйнштейна прийме вид:

. (4)

З (4) випливає, що величина є зростаючою лінійною функцією частоти .

Якщо визначити значення затримуючої напруги для двох частот світла, то можна записати систему двох лінійних рівнянь відносно сталої Планка h та роботи виходу у вигляді

. (5)

Рзв'язуючи систему рівнянь (5) одержуємо розрахункові формули

. (8)