8.2. тиск світла
Нехай на майданчик dS падає і поглинається світло. За час dt на майданчик dS потраплять всі фотони знаходяться в обсязі dV = cdtdS. Їх число N = ndV = n cdtdS, де n - об'ємна щільність фотонів (число фотонів в одиниці об'єму). Ці фотони передадуть майданчику імпульс dР = pN = (hv / c) n cdtdSі створять тиск
де w- об'ємна щільність падаючої електромагнітної енергії, вимірюється в Дж / м 3 (Дж / м 3 = Н × м / м 3 = Н / м 2 = Па).
При повному відображенні світла тиск подвоюється Р = 2w, при відображенні з коефіцієнтом # 114; = (1+ # 114; ) W. (6)
8.3.Внешній фотоефект і його закони. Рівняння Ейнштейна для зовнішнього фотоефекту
Випускання електронів речовиною під дією світла називається зовнішнім фотоефектом.
C А.Г. Столетов (1988 р) експериментально досліджував фотоефект. Схема досвіду представлена на рис.1. Плоский конденсатор, однією з пластин, якого служила мідна сітка С, а в якості другої цинкова пластина К, був включений через гальванометр G в ланцюг акумуляторної батареі.Напряженіе між пластинами вимірювалося вольтметром. При висвітленні негативно зарядженої пластини До світлом, в ланцюзі виникав електричний струм, званий фотострумом.
На рис. 2. наведено залежності фотоструму I від напруги U між електродами при різних інтенсивностях світла (енергетичної освітленості E).
Столетов встановив наступні закономірності зовнішнього фотоефекту:
1. Максимальна початкова швидкість фотоелектронів визначається частотою світла і не залежить від його інтенсивності.
2. Для кожної речовини (катода) існує червона межа фотоефекту, тобто мінімальна частота v0. при якій ще можливий фотоефект.
3.Фототок насичення пропорційний енергетичної освітленості Е катода.
Перші два закони не вдається пояснити на основі класичної теорії, згідно з якою виривання електронів з катода є результатом їх "розгойдування" електромагнітної хвилею, яка повинна посилюватися при збільшенні інтенсивності світла.
Зовнішній фотоефект добре пояснюється квантової теорії. Відповідно до цієї теорії, електрон отримує відразу цілком всю енергію фотона # 101; = Hv, яка витрачається на здійснення роботи виходу електрона з речовини (катода) і на повідомлення електрону кінетичної енергії:
Це рівняння називається рівнянням Ейнштейна для зовнішнього фотоефекту.
З (7) слідують всі закони Столєтова. Зокрема, максимальна початкова швидкість електронів визначається зі співвідношення, тобто залежить тільки від частоти v і матеріалу катода (Авих).
Червона межа v0 відповідає vmax = 0
При v> v0 (або при # 108; <l 0 ) фотоэффект наблюдается, при v