Πώς εξήγησε ο Albert Einstein φωτοηλεκτρικό αποτέλεσμα;

Ο Albert Einstein εξήγησε το φωτοηλεκτρικό αποτέλεσμα το 1905 με το πρωτοποριακό έργο του στην "Quantum Theory of Light" . Πρότεινε ότι το φως, που προηγουμένως θεωρήθηκε ως κύμα, παρουσίασε επίσης ιδιότητες τύπου σωματιδίων. Αυτά τα σωματίδια, που ονομάζονται φωτόνια , μεταφέρουν ενέργεια ανάλογη με τη συχνότητα τους.

Δείτε πώς ο Αϊνστάιν εξήγησε το φωτοηλεκτρικό αποτέλεσμα:

1. φως ως φωτόνια: Ο Αϊνστάιν υποθέτει ότι το φως αποτελείται από διακριτά πακέτα ενέργειας που ονομάζονται φωτόνια, το καθένα με ενέργεια e =hν, όπου το H είναι σταθερά και ν είναι η συχνότητα του φωτός.

2. ένα φωτόνιο, ένα ηλεκτρόνιο: Πρότεινε ότι όταν ένα φωτόνιο χτυπά μια μεταλλική επιφάνεια, η ενέργεια του μεταφέρεται σε ένα ηλεκτρόνιο μέσα στο μέταλλο.

3. Λειτουργία εργασίας και κινητική ενέργεια: Κάθε μέταλλο έχει μια συγκεκριμένη ελάχιστη ενέργεια, που ονομάζεται "λειτουργία εργασίας" (φ), που απαιτείται για την απομάκρυνση ενός ηλεκτρονίου από την επιφάνεια του. Εάν η ενέργεια του φωτονίου (hν) υπερβαίνει τη λειτουργία εργασίας, το ηλεκτρόνιο εκπέμπεται με υπερβολική κινητική ενέργεια (KE):KE =hν - φ.

4. Χωρίς φωτοηλεκτρικό αποτέλεσμα κάτω από τη συχνότητα κατωφλίου: Η θεωρία του Αϊνστάιν εξήγησε γιατί το φωτοηλεκτρικό αποτέλεσμα συμβαίνει μόνο όταν η συχνότητα φωτός είναι πάνω από μια συγκεκριμένη συχνότητα κατωφλίου (ν 0 ). Αυτή η συχνότητα κατωφλίου αντιστοιχεί στη λειτουργία εργασίας του μετάλλου (φ =hν 0 ).

Συνέπειες της εξήγησης του Αϊνστάιν:

* Κοσμή της φωτός: Η θεωρία του Αϊνστάιν παρείχε ισχυρές ενδείξεις για την ποσοτικοποίηση του φωτός και επιβεβαίωσε τη φύση των σωματιδίων του φωτός.

* Επεξήγηση των πειραματικών παρατηρήσεων: Εξήγησε με επιτυχία τα παρατηρούμενα φαινόμενα όπως η συχνότητα κατωφλίου, η γραμμική σχέση μεταξύ κινητικής ενέργειας και συχνότητας και η ανεξαρτησία της επίδρασης στην ένταση του φωτός.

* Ίδρυμα για την Quantum Mechanics: Το έργο του έθεσε τα θεμέλια για την ανάπτυξη της κβαντικής μηχανικής, η οποία επανάσταση στην κατανόησή μας για το σύμπαν στα ατομικά και υποατομικά επίπεδα.

Η εξήγηση του φωτοηλεκτρικού αποτελέσματος του Αϊνστάιν του κέρδισε το βραβείο Νόμπελ στη Φυσική το 1921 και στερεοποίησε τη θέση του ως έναν από τους πιο σημαντικούς φυσικούς όλων των εποχών. Η επαναστατική ιδέα του φωτός τόσο ως κύμα όσο και ένα σωματίδιο εξακολουθεί να αποτελεί ακρογωνιαίο λίθο της σύγχρονης φυσικής.