Kan klassisk fysik forklare den fotoelektriske effekt?

Klassiske fysikforudsigelser:

* Intensitet: Klassisk fysik forudsiger, at øget lysintensitet bør øge den kinetiske energi fra udsendte elektroner. Dette skyldes, at det antager, at lys er en bølge, og en mere intens bølge bør levere mere energi til elektronerne.

* frekvens: Klassisk fysik forudsiger, at hyppigheden af ​​lys ikke bør påvirke den kinetiske energi fra udsendte elektroner.

Eksperimentelle observationer:

* Intensitet: Eksperimentelt øger øget lysintensitet * antallet af udsendte elektroner, men det gør ikke Forøg deres kinetiske energi.

* frekvens: Eksperimentelt er den kinetiske energi fra udsendte elektroner Afhænger af hyppigheden af ​​lys. Der er en tærskelfrekvens, under hvilken der ikke udsendes nogen elektroner, uanset lysets intensitet.

Problemet:

Klassisk fysik undlader at forklare disse observationer, fordi den behandler lys som en bølge. Den fotoelektriske effekt viser, at lys opfører sig som en partikel (en foton), når den interagerer med stof.

einsteins forklaring:

Albert Einstein forklarede den fotoelektriske effekt ved hjælp af begrebet fotoner. Han foreslog det:

* Lys består af diskrete energipakker kaldet fotoner.

* Energien fra en foton er proportional med hyppigheden af ​​lys (E =Hν, hvor H er Plancks konstant).

* Når en foton rammer et metal, kan det skubbe en elektron ud, hvis dens energi er større end eller lig med metalets arbejdsfunktion.

* Den kinetiske energi fra den udsendte elektron er lig med energien fra fotonen minus arbejdsfunktionen (Ke =Hν - φ).

Einsteins forklaring tegner sig med succes for de eksperimentelle observationer:

* Intensitet: Forøgelse af lysets intensitet betyder, at flere fotoner rammer metallet, hvilket fører til flere elektronemissioner, men energien i hver foton forbliver den samme, så den kinetiske energi fra de udsendte elektroner ændrer sig ikke.

* frekvens: Forøgelse af hyppigheden af ​​lys øger energien i hver foton. Hvis fotonens energi er større end arbejdsfunktionen, udsendes en elektron med højere kinetisk energi.

Konklusion kan klassisk fysik, der er baseret på lysets bølge karakter, ikke forklare den fotoelektriske effekt. Einsteins forklaring ved hjælp af lysets karakter (fotoner) løser med succes uoverensstemmelserne mellem klassiske forudsigelser og eksperimentelle observationer.