Теоретическая часть. Эйнштейн предложил рассматривать свет, взаимодействующий с электронами вещества при фотоэффекте, не как волну

Эйнштейн предложил рассматривать свет, взаимодействующий с электронами вещества при фотоэффекте, не как волну, а как поток «корпускул» или «квантов». Энергия каждого кванта определяется соотношением

,

где - частота света, - постоянная Планка. Это соотношение было впервые введено Планком для объяснения спектров испускания нагретых тел.

В результате освещения металла светом при определенных условиях наблюдается фотоэлектронная эмиссия или внешний фотоэффект. Фотоэлектроны, покидающие металл, обладают широким набором скоростей. Скорость фотоэлектронов при заданной зависит от того, с какого энергетического уровня металла он был «вырван» квантом света. Максимальное значение скорости определяется из уравнения Эйнштейна

где - масса покоя электрона, - работа выхода зависящая от химической природы вещества и состояния его поверхности. Частота , для которой энергия падающего кванта света равна работе выхода , называется красной границей фотоэффекта:

,

, .

В работе используется сурьмяно-цезиевый фотоэлемент типа СЦВ-3, СЦВ-4. На фотоэлемент падает свет, излучаемый светодиодом с определённой длиной волны (Рис. 1а). Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов связана с величиной задерживающего потенциала. Поэтому уравнение Эйнштейна можно представить в виде

где – величина задерживающего потенциала при частоте падающего излучения .

Значение постоянной Планка можно найти, используя излучение разных частот. Излучение светодиода, используемого в экспериментальной установке (Рис. 1а), лежит в узкой области длин волн. Поэтому в экспериментальной установке предусмотрено переключение между разными светодиодами и, следовательно, разными частотами. Для двух частот уравнение для фотоэффекта можно переписать в виде

, ,

где - задерживающий потенциал для частоты . Из данных уравнений следует, что

.

Рис.1. а) Принципиальная схема экспериментальной установки; б) Вольт-амперная характеристика ФЭ.