Den fotoelektriske effekt er frigivelse (hel eller delvis) af elektroner fra bindinger med atomer og molekyler af et stof under påvirkning af lys (synligt, infrarødt og ultraviolet). Hvis elektroner går ud over det oplyste stof ( fuldstændig befrielse), så kaldes den fotoelektriske effekt ekstern (opdaget i 1887 af Hertz og undersøgt i detaljer i 1888 af L. G. Stoletov). Hvis elektroner kun mister kontakten med "deres" atomer og molekyler, men forbliver inde i det oplyste stof som "frie elektroner" (delvis frigivelse), og derved øger stoffets elektriske ledningsevne, så kaldes den fotoelektriske effekt intern (opdaget i 1873 af den amerikanske fysiker W. Smith).

Den eksterne fotoelektriske effekt observeres i metaller. Hvis for eksempel en zinkplade tilsluttet et elektroskop og negativt ladet lyser ultraviolette stråler, så vil elektroskopet hurtigt aflades; i tilfælde af en positivt ladet plade sker der ingen udladning. Det følger, at lys trækker negativt ladede partikler ud af metallet; bestemmelse af størrelsen af ​​deres ladning (udført i 1898 af J. J. Thomson) viste, at disse partikler er elektroner.

Det grundlæggende målekredsløb, med hvilket den eksterne fotoelektriske effekt blev undersøgt, er vist i fig. 368.

Batteriets negative pol er forbundet til metalpladen K (katode), den positive pol er forbundet med hjælpeelektroden A (anode). Begge elektroder er anbragt i en evakueret beholder med et kvartsvindue F (gennemsigtigt for optisk stråling). Da det elektriske kredsløb er åbent, er der ingen strøm i det. Når katoden er oplyst, trækker lyset elektroner (fotoelektroner) ud fra den og skynder sig til anoden; en strøm (fotostrøm) vises i kredsløbet.

Kredsløbet gør det muligt at måle styrken af ​​fotostrømmen (med et galvanometer og fotoelektronernes hastighed ved forskellige betydninger spænding mellem katode og anode og kl forskellige forhold katode belysning.

Eksperimentelle undersøgelser udført af Stoletov såvel som andre videnskabsmænd førte til etableringen af ​​følgende grundlæggende love ekstern fotoelektrisk effekt.

1. Mætningsfotostrøm I (dvs. det maksimale antal elektroner frigivet af lys på 1 s) er direkte proportional med lysstrømmen F:

hvor proportionalitetskoefficienten kaldes lysfølsomheden af ​​den belyste overflade (målt i mikroampere pr. lumen, forkortet som

2. Fotoelektronernes hastighed stiger med stigende frekvens af indfaldende lys og afhænger ikke af dets intensitet.

3. Uanset lysintensiteten begynder den fotoelektriske effekt kun ved en bestemt (for et givet metal) minimumsfrekvens af lys, kaldet den "røde grænse" for den fotoelektriske effekt.

Den anden og tredje lov for den fotoelektriske effekt kan ikke forklares ud fra lysets bølgeteori. Faktisk, ifølge denne teori, er lysets intensitet proportional med kvadratet på amplituden af ​​den elektromagnetiske bølge, der "rokker" elektronen i metallet. Derfor ville lys af enhver frekvens, men med tilstrækkelig høj intensitet, skulle trække elektroner ud af metallet; med andre ord bør der ikke være nogen "rød grænse" for den fotoelektriske effekt. Denne konklusion er i modstrid med den tredje lov om den fotoelektriske effekt. Ydermere, jo større intensiteten af ​​lyset er, jo større kinetisk energi bør elektronen modtage fra det. Derfor ville fotoelektronens hastighed stige med stigende lysintensitet; denne konklusion er i modstrid med den anden lov om den fotoelektriske effekt.

Lovene for den eksterne fotoelektriske effekt får en simpel fortolkning baseret på kvanteteorien om lys. Ifølge denne teori bestemmes størrelsen af ​​lysstrømmen af ​​antallet af lyskvanter (fotoner), der pr. tidsenhed indfalder på metaloverfladen. Hver foton kan kun interagere med én elektron. Det er derfor

det maksimale antal fotoelektroner skal være proportionalt med lysstrømmen (den første lov for den fotoelektriske effekt).

Fotonenergien, der absorberes af elektronen, bruges på elektronen, der udfører arbejdet med udgang A fra metallet (se § 87); resten af ​​denne energi er fotoelektronens kinetiske energi (elektronens masse, dens hastighed). Så kan vi i henhold til loven om energibevarelse skrive

Denne formel, foreslået i 1905 af Einstein og derefter bekræftet af adskillige eksperimenter, kaldes Einstein-ligningen.

Fra Einsteins ligning er det direkte klart, at en fotoelektrons hastighed stiger med stigende lysfrekvens og ikke afhænger af dens intensitet (da hverken eller afhænger af lysets intensitet). Denne konklusion svarer til den anden lov om den fotoelektriske effekt.

Ifølge formel (26), med faldende lysfrekvens kinetisk energi fotoelektroner falder (værdien af ​​A er konstant for et givet oplyst stof). Ved en tilstrækkelig lav frekvens (eller bølgelængde) vil fotoelektronens kinetiske energi blive nul, og den fotoelektriske effekt vil ophøre (tredje lov for den fotoelektriske effekt, dvs. i det tilfælde, hvor al fotonenergien er brugt). på at udføre elektronens arbejdsfunktion

Formler (27) bestemmer den "røde grænse" for den fotoelektriske effekt. Af disse formler følger, at det afhænger af værdien af ​​arbejdsfunktionen (af fotokatodens materiale).

Tabellen viser værdierne for arbejdsfunktionen A (i elektronvolt) og den røde grænse for den fotoelektriske effekt (i mikrometer) for nogle metaller.

(se scanning)

Tabellen viser, at for eksempel en cæsiumfilm aflejret på wolfram giver en fotoelektrisk effekt selv under infrarød bestråling i natrium, den fotoelektriske effekt kan kun forårsages af synlige og ultraviolet lys, og for zink - kun ultraviolet.

En vigtig fysisk og teknisk enhed kaldet en vakuumfotocelle er baseret på den eksterne fotoelektriske effekt (det er en modifikation af installationen, der er vist skematisk i fig. 368).

Katoden K af vakuumfotocellen er et lag af metal aflejret på den indvendige overflade af den evakuerede glasbeholder B (fig. 369; G - galvanometer); anode A er lavet i form af en metalring placeret i den centrale del af cylinderen. Når katoden er belyst i fotocellekredsløbet, elektrisk strøm, hvis styrke er proportional med størrelsen af ​​lysstrømmen.

De fleste moderne solceller har antimon-cæsium- eller oxygen-cæsium-katoder, som har høj lysfølsomhed. Cæsium ilt fotoceller er følsomme over for infrarød og synligt lys(følsomhed antimon-cæsium fotoceller er følsomme over for synligt og ultraviolet lys (følsomhed

I nogle tilfælde, for at øge fotocellens følsomhed, fyldes den med argon ved et tryk på omkring 1 Pa. Fotostrømmen i en sådan fotocelle forstærkes på grund af argonionisering forårsaget af kollisioner af fotoelektroner med argonatomer. Lysfølsomheden af ​​gasfyldte fotoceller er ca.

Den interne fotoelektriske effekt observeres i halvledere og i mindre grad i dielektriske stoffer. Skemaet til observation af den interne fotoelektriske effekt er vist i fig. 370. En halvlederplade er forbundet i serie med et galvanometer til polerne på et batteri. Strømmen i dette kredsløb er ubetydelig, fordi halvlederen har høj modstand. Men når pladen er oplyst, stiger strømmen i kredsløbet kraftigt. Dette skyldes det faktum, at lys fjerner elektroner fra halvlederens atomer, som, forbliver inde i halvlederen, øger dens elektriske ledningsevne (reducerer modstand).

Fotovoltaiske celler baseret på den interne fotoelektriske effekt kaldes halvlederfotoceller eller fotomodstande. Selen, blysulfid, cadmiumsulfid og nogle andre halvledere bruges til deres fremstilling. Lysfølsomheden af ​​halvlederfotoceller er hundredvis af gange højere end lysfølsomheden af ​​vakuumfotoceller. Nogle fotoceller har en tydelig spektral følsomhed. Selenfotocellen har en spektral følsomhed tæt på det menneskelige øjes spektrale følsomhed (se fig. 304, § 118).

Ulempen ved halvlederfotoceller er deres mærkbare inerti: ændringen i fotostrøm halter efter ændringen i fotocellens belysning. Derfor halvleder

fotoceller er uegnede til optagelse af hurtigt skiftende lysstrømme.

En anden type fotocelle er baseret på den interne fotoelektriske effekt - en halvlederfotocelle med et barrierelag eller en portfotocelle. Diagrammet af denne fotocelle er vist i fig. 371.

En metalplade og et tyndt lag halvleder aflejret på den er forbundet med en ekstern elektriske kredsløb indeholdende et galvanometer Som det blev vist (se § 90), dannes der i halvlederens kontaktzone med metallet et blokeringslag B, som har gateledningsevne: det passerer kun elektroner i retningen fra halvlederen til metallet. Når et halvlederlag belyses, opstår der frie elektroner i det på grund af den interne fotoelektriske effekt. Når de passerer (i processen med kaotisk bevægelse) gennem barrierelaget ind i metallet og ikke er i stand til at bevæge sig i den modsatte retning, danner disse elektroner en overskydende negativ ladning i metallet. En halvleder, der er frataget nogle af sine "egne" elektroner, får en positiv ladning. Den potentialeforskel (ca. 0,1 V), der opstår mellem halvlederen og metallet, skaber en strøm i fotocellekredsløbet.

En ventilfotocelle er således en strømgenerator, der direkte omdanner lysenergi til elektrisk energi.

Selen, kobber(II)oxid, thalliumsulfid, germanium og silicium bruges som halvledere i en ventilfotocelle. Lysfølsomheden af ​​ventilfotoceller er

Koefficient nyttig handling moderne silicium solceller (belyst sollys) når ifølge teoretiske beregninger, kan den øges til 22%.

Da fotostrømmen er proportional med lysstrømmen, bruges fotoceller som fotometriske enheder. Sådanne anordninger omfatter for eksempel en lux-måler (lysmåler) og en fotoelektrisk eksponeringsmåler.

Fotocellen giver dig mulighed for at konvertere udsving i lysstrømmen til tilsvarende udsving i fotostrømmen, som er bred anvendelse inden for teknologien til lydbiograf, fjernsyn mv.

Betydningen af ​​fotoceller til telemekanisering og automatisering er ekstrem stor produktionsprocesser. I kombination med en elektronisk forstærker og et relæ er fotocellen en integreret del af automatiske enheder, der som reaktion på lyssignaler styrer driften af ​​forskellige industri- og landbrugsinstallationer og transportmekanismer.

Den praktiske anvendelse af ventilfotoceller som el-generatorer er meget lovende. Batterier af siliciumfotoceller, kaldet solceller, bruges med succes på sovjetiske rumsatellitter og skibe til at drive radioudstyr. Til dette samlede areal fotoceller skal være store nok. For eksempel på rumskib Soyuz-3, overfladearealet af solpanelerne var ca

Når effektiviteten af ​​solpaneler øges til 20-22%, vil de uden tvivl blive af afgørende betydning blandt de kilder, der genererer elektricitet til industrielle og private behov.

Emner Unified State Exam-kodifikator : M. Plancks hypotese om kvanter, fotoelektrisk effekt, eksperimenter af A.G. Stoletov, Einsteins ligning for den fotoelektriske effekt.

Foto effekt- Dette er udløsning af elektroner fra et stof ved indfaldende lys. Fænomenet med den fotoelektriske effekt blev opdaget af Heinrich Hertz i 1887 under hans berømte eksperimenter med stråling elektromagnetiske bølger.
Lad os huske, at Hertz brugte et specielt gnistgab (Hertz vibrator) - en stang skåret i to med et par metalkugler i enderne af snittet. En højspænding blev påført stangen, og en gnist sprang mellem kuglerne. Så Hertz opdagede, at når en negativt ladet kugle blev bestrålet med ultraviolet lys, var gnisten lettere at udløse.

Hertz blev imidlertid absorberet i studiet af elektromagnetiske bølger og accepterede ikke dette faktum i betragtning. Et år senere blev den fotoelektriske effekt uafhængigt opdaget af den russiske fysiker Alexander Grigorievich Stoletov. Omhyggelige eksperimentelle undersøgelser udført af Stoletov i to år gjorde det muligt at formulere de grundlæggende love for den fotoelektriske effekt.

Stoletovs eksperimenter

I sine berømte eksperimenter brugte Stoletov en fotocelle af sit eget design ( Fotocelle Enhver enhed, der gør det muligt at observere den fotoelektriske effekt, kaldes. Dens diagram er vist i fig. 1.

Ris. 1. Stoletov fotocelle

To elektroder indsættes i en glaskolbe, hvorfra der er pumpet luft ud (for ikke at forstyrre strømmen af ​​elektroner): en zinkkatode og en anode. En spænding påføres katoden og anoden, hvis værdi kan ændres ved hjælp af et potentiometer og måles med et voltmeter.

Nu påføres "minus" på katoden, og "plus" på anoden, men det kan gøres omvendt (og denne fortegnsændring er en væsentlig del af Stoletovs eksperimenter). Spændingen på elektroderne tildeles det tegn, der påføres anoden (Derfor kaldes spændingen på elektroderne ofte anodespænding). I dette tilfælde er spændingen for eksempel positiv.

Katoden belyses af ultraviolette stråler gennem et specielt kvartsvindue lavet i kolben (glas absorberer ultraviolet stråling, men kvarts transmitterer det). Ultraviolet stråling slår elektroner ud fra katoden, som accelereres af spænding og flyver til anoden. Et milliammeter forbundet til kredsløbet registrerer elektrisk strøm. Denne strøm kaldes fotostrøm, og de udslåede elektroner, der skaber det, kaldes fotoelektroner.

I Stoletovs eksperimenter kan tre størrelser varieres uafhængigt: anodespænding, lysintensitet og dens frekvens.

Afhængighed af fotostrøm af spænding

Ved at ændre størrelsen og fortegn på anodespændingen kan du spore, hvordan fotostrømmen ændrer sig. Grafen for dette forhold, kaldet fotocellens egenskaber, vist i fig. 2.

Ris. 2. Karakteristika for fotocellen

Lad os diskutere forløbet af den resulterende kurve. Først og fremmest bemærker vi, at elektroner flyver ud af katoden med forskellige hastigheder og ind forskellige retninger; Lad os betegne den maksimale hastighed, som fotoelektroner har under eksperimentelle forhold.

Hvis spændingen er negativ og stor i absolut værdi, så er der ingen fotostrøm. Dette er let at forstå: det elektriske felt, der virker på elektroner fra katoden og anoden, bremser (ved katoden "plus", ved anoden "minus") og er så stort, at elektronerne ikke er i stand til at nå anoden. Den indledende forsyning af kinetisk energi er ikke nok - elektronerne mister deres hastighed ved tilnærmelser til anoden og vender tilbage til katoden. Den maksimale kinetiske energi af udsendte elektroner viser sig at være mindre end feltarbejdets modul, når en elektron bevæger sig fra katoden til anoden:

Her er kg elektronens masse, C er dens ladning.

Vi vil gradvist øge spændingen, dvs. flytte fra venstre mod højre langs aksen af ​​fjerne negative værdier.

Først er der stadig ingen strøm, men elektronvendingspunktet kommer tættere og tættere på anoden. Til sidst, når spændingen er nået, som kaldes holde spænding, elektronerne vender tilbage i det øjeblik, de når anoden (med andre ord, elektronerne ankommer til anoden med nul hastighed). Vi har:

(1)

Således, størrelsen af ​​den retarderende spænding gør det muligt at bestemme den maksimale kinetiske energi af fotoelektroner.

Når forsinkelsesspændingen overskrides lidt, vises en svag fotostrøm. Det er dannet af elektroner, der udsendes med maksimal kinetisk energi næsten nøjagtigt langs pærens akse (dvs. næsten vinkelret på katoden): nu har elektronerne nok af denne energi til at nå anoden med en hastighed, der ikke er nul, og lukke kredsløbet. De resterende elektroner, som har lavere hastigheder eller flyver væk fra anoden, når ikke anoden.

Når spændingen stiger, stiger fotostrømmen. Anode når mere elektroner, der undslipper fra katoden i stadig større vinkler i forhold til pærens akse. Bemærk, at fotostrøm er til stede ved nulspænding!

Når spændingen når positive værdier, fortsætter fotostrømmen med at stige. Det er forståeligt: ​​Det elektriske felt accelererer nu elektronerne, så et stigende antal af dem får en chance for at ende ved anoden. Det er dog ikke alle fotoelektroner, der når anoden endnu. For eksempel en elektron udsendt fra maksimal hastighed vinkelret på pærens akse (dvs. langs katoden), selvom den vil blive drejet af feltet i den ønskede retning, men ikke så meget, at den kommer til anoden.

Endelig for tilstrækkeligt store positive værdier spændingsstrømmen når sin grænseværdi, kaldet mætningsstrøm, og holder op med at stige yderligere.

Hvorfor? Faktum er, at spændingen, der accelererer elektronerne, bliver så høj, at anoden fanger alle de elektroner, der er slået ud af katoden - i hvilken som helst retning og med hvilken hastighed de begynder at bevæge sig. Følgelig har fotostrømmen simpelthen ikke yderligere muligheder for at øge - ressourcen er så at sige opbrugt.

Lovene for den fotoelektriske effekt

Mængden af ​​mætningsstrøm er i det væsentlige antallet af elektroner slået ud af katoden på et sekund. Vi vil ændre lysintensiteten uden at ændre frekvensen. Erfaringen viser, at mætningsstrømmen varierer i forhold til lysintensiteten.

Første lov om den fotoelektriske effekt. Antallet af elektroner slået ud af katoden pr. sekund er proportional med intensiteten af ​​den stråling, der falder ind på katoden (ved dens konstante frekvens).

Der er intet uventet i dette: Jo mere energi strålingen bærer, jo mere bemærkelsesværdigt er det observerede resultat. Mysterierne begynder længere.

Vi vil nemlig studere afhængigheden af ​​fotoelektronernes maksimale kinetiske energi af frekvensen og intensiteten af ​​det indfaldende lys. Dette er ikke svært at gøre: I kraft af formel (1) kommer det faktisk ned på at måle den retarderende spænding at finde den maksimale kinetiske energi for udslåede elektroner.

Først ændrer vi strålingsfrekvensen ved en fast intensitet. Resultatet er en graf som denne (fig. 3):

Ris. 3. Afhængighed af fotoelektronenergi af lysfrekvens

Som vi kan se, er der en bestemt frekvens kaldet rød fotoeffektkant, der adskiller to fundamentalt forskellige områder af grafen. Hvis , så er der ingen fotoelektrisk effekt.

Hvis class="tex" alt="\nu > \nu_0"> !}, så stiger den maksimale kinetiske energi af fotoelektroner lineært med frekvensen.

Nu retter vi tværtimod frekvensen og ændrer lysintensiteten. Hvis på samme tid, så opstår den fotoelektriske effekt ikke, uanset hvilken intensitet! Ikke mindre forbløffende faktum findes også hvornår class="tex" alt="\nu > \nu_0"> !}: Den maksimale kinetiske energi af fotoelektroner afhænger ikke af lysintensiteten.

Alle disse fakta er afspejlet i den anden og tredje lov om den fotoelektriske effekt.

Anden lov om den fotoelektriske effekt. Den maksimale kinetiske energi af fotoelektroner stiger lineært med lysets frekvens og afhænger ikke af dets intensitet.

Tredje lov om den fotoelektriske effekt. For hvert stof er der en rød grænse for den fotoelektriske effekt - den laveste lysfrekvens, hvor den fotoelektriske effekt stadig er mulig. Når den fotoelektriske effekt ikke observeres ved nogen lysintensitet.

Vanskeligheder ved den klassiske forklaring af den fotoelektriske effekt

Hvordan kunne den fotoelektriske effekt forklares ud fra den klassiske elektrodynamik og lysets bølgekoncepter?

Det er kendt, at for at fjerne en elektron fra et stof, er det nødvendigt at give det noget energi, kaldet arbejdsfunktion elektron. I tilfælde af en fri elektron i et metal, er dette arbejdet med at overvinde feltet af positive ioner krystalgitter, der holder en elektron ved metalgrænsen. I tilfælde af en elektron placeret i et atom, er arbejdsfunktionen det arbejde, der udføres for at bryde bindingen mellem elektronen og kernen.

I det vekslende elektriske felt af en lysbølge begynder elektronen at oscillere.

Og hvis vibrationsenergien overstiger arbejdsfunktionen, så vil elektronen blive revet ud af stoffet.

Inden for rammerne af sådanne ideer er det imidlertid umuligt at forstå den anden og tredje lov om den fotoelektriske effekt. Ja, hvorfor afhænger den kinetiske energi af udstødte elektroner ikke af strålingsintensiteten? Jo større intensiteten er, jo større er den elektriske feltstyrke i den elektromagnetiske bølge, jo mere mere kraft, der virker på elektronen, jo større energi af dens svingninger og jo større kinetisk energi vil elektronen flyve ud af katoden. Logisk? Logisk. Men eksperimentet viser noget andet.

Dernæst, hvor kommer den røde grænse af den fotoelektriske effekt fra? Hvad er der galt med de lave frekvenser? Det ser ud til, at når lysets intensitet øges, øges kraften, der virker på elektronerne; derfor vil en elektron selv ved en lav lysfrekvens før eller siden blive revet ud af stoffet - når intensiteten når nok af stor betydning. Den røde grænse forbyder dog strengt emission af elektroner ved lave frekvenser af indfaldende stråling.

Desuden er det uklart inerti fotoelektrisk effekt Nemlig når katoden belyses med stråling af vilkårligt svag intensitet (med en frekvens over den røde grænse), begynder den fotoelektriske effekt øjeblikkeligt- i øjeblikket er belysningen tændt. I mellemtiden ser det ud til, at elektroner har brug for lidt tid til at "løsne" de bindinger, der holder dem i stoffet, og denne "løsnetid" bør være længere, jo svagere lyset er. Analogien er denne: Jo svagere du skubber et sving, jo længere tid vil det tage at svinge det til en given amplitude.

Igen ser det logisk ud, men erfaring er det eneste sandhedskriterium i fysik! - modsiger disse argumenter.

Ved overgangen til det 19. og 20. århundrede opstod der således en dødvandesituation i fysikken: elektrodynamikken, som forudsagde eksistensen af ​​elektromagnetiske bølger og fungerer fremragende i radiobølgeområdet, nægtede at forklare fænomenet den fotoelektriske effekt.

Vejen ud af dette dødvande blev fundet af Albert Einstein i 1905. Han fandt en simpel ligning, der beskriver den fotoelektriske effekt. Alle tre love for den fotoelektriske effekt viste sig at være konsekvenser af Einsteins ligning.

Einsteins vigtigste fortjeneste var hans afvisning af forsøg på at fortolke den fotoelektriske effekt ud fra den klassiske elektrodynamiks synspunkt. Einstein trak på en dristig hypotese om kvanter, udtrykt af Max Planck fem år tidligere.

Plancks hypotese om kvanter

Klassisk elektrodynamik nægtede at arbejde ikke kun inden for den fotoelektriske effekt. Det mislykkedes også alvorligt, da de forsøgte at bruge det til at beskrive strålingen fra et opvarmet legeme (den såkaldte termiske stråling).

Essensen af ​​problemet var, at den enkle og naturlige elektrodynamiske model af termisk stråling førte til en meningsløs konklusion: ethvert opvarmet legeme, der konstant udstråler, skal gradvist miste al sin energi og køle ned til det absolutte nulpunkt. Som vi udmærket ved, observeres intet af den slags.

Mens han løste dette problem, udtrykte Max Planck sin berømte hypotese.

Kvantehypotese. Elektromagnetisk energi udsendes og absorberes ikke kontinuerligt, men i separate udelelige portioner - kvanter. Kvanteenergi er proportional med strålingsfrekvensen:

(2)

Relation (2) kaldes Plancks formel, og proportionalitetskoefficienten er Plancks konstant.

Accepten af ​​denne hypotese tillod Planck at konstruere en teori om termisk stråling, der var i fremragende overensstemmelse med eksperimentet. Med de spektre af termisk stråling, der er kendt af erfaring, beregnede Planck værdien af ​​sin konstant:

J·s. (3)

Succesen med Plancks hypotese antydede, at den klassiske fysiks love ikke gjaldt for små partikler som atomer eller elektroner, eller for fænomenerne interaktion mellem lys og stof. Denne idé blev bekræftet af fænomenet den fotoelektriske effekt.

Einsteins ligning for den fotoelektriske effekt

Plancks hypotese talte om diskrethed stråling Og overtagelser elektromagnetiske bølger, det vil sige om den intermitterende karakter af lysets interaktion med stof. Det mente Planck samtidig spredning lys er en kontinuerlig proces, der sker i fuld overensstemmelse med lovene for klassisk elektrodynamik.

Einstein gik endnu længere: det foreslog han lys har i princippet en diskontinuerlig struktur: ikke kun emission og absorption, men også udbredelsen af ​​lys sker i separate dele - kvanter, som har energi.

Planck betragtede sin hypotese kun som et matematisk trick og turde ikke tilbagevise elektrodynamikken i forhold til mikrokosmos. Quanta blev en fysisk realitet takket være Einstein.

Quanta elektromagnetisk stråling(især lyskvanter) blev senere kendt som fotoner. Lyset består således af specielle partikler - fotoner, der bevæger sig i et vakuum med en hastighed på .

Hver foton af monokromatisk lys med en frekvens bærer energi.

Fotoner kan udveksle energi og momentum med stofpartikler (momentum af en foton vil blive diskuteret i næste ark); i dette tilfælde taler vi om kollision foton og partikel. Især fotoner kolliderer med elektroner fra katodemetallet.

Absorption af lys er absorption af fotoner, dvs uelastisk kollision af fotoner med partikler (atomer, elektroner). Absorberet ved kollision med en elektron overfører fotonen sin energi til den. Som et resultat modtager elektronen kinetisk energi øjeblikkeligt og ikke gradvist, og det er det, der forklarer den inertifri fotoelektriske effekt.

Einsteins ligning for den fotoelektriske effekt er intet andet end loven om energiens bevarelse. Hvor bliver fotonenergien af? under dens uelastiske kollision med en elektron? Det bruges på at udføre arbejdsfunktionen med at udvinde en elektron fra et stof og give elektronen kinetisk energi:

(4)

Udtrykket viser sig at være maksimum kinetisk energi af fotoelektroner. Hvorfor maksimalt? Dette spørgsmål kræver en lille forklaring.

Elektroner i et metal kan være frie eller bundne. Frie elektroner "går" gennem metallet, mens bundne elektroner "sidder" inde i deres atomer. Derudover kan elektronen være placeret både nær overfladen af ​​metallet og i dets dybde.

Det er klart, at den maksimale kinetiske energi af en fotoelektron vil blive opnået i det tilfælde, hvor fotonen rammer en fri elektron i metallets overfladelag – så er arbejdsfunktionen alene nok til at slå elektronen ud.

I alle andre tilfælde skal der bruges yderligere energi - for at rive en bundet elektron ud fra et atom eller for at "slæbe" en dyb elektron til overfladen.

Disse ekstra omkostninger vil føre til, at den kinetiske energi af den udsendte elektron bliver mindre.

Ligning (4), bemærkelsesværdig i sin enkelhed og fysiske klarhed, indeholder hele teorien om den fotoelektriske effekt. Lad os se, hvordan lovene for den fotoelektriske effekt forklares ud fra Einsteins ligning.

1. Antallet af udslåede elektroner er proportionalt med antallet af absorberede fotoner. Når lysintensiteten stiger, stiger antallet af fotoner, der falder ind på katoden pr. sekund.

Derfor stiger antallet af absorberede fotoner og dermed antallet af udslåede elektroner i sekundet proportionalt.

2. Lad os udtrykke den kinetiske energi fra formel (4):

Faktisk stiger den kinetiske energi af udstødte elektroner lineært med frekvensen og afhænger ikke af lysintensiteten.

Den kinetiske energis afhængighed af frekvensen har form af en ligning af en ret linje, der går gennem punktet. Dette forklarer fuldt ud forløbet af grafen i fig. 3.

3. For at den fotoelektriske effekt kan begynde, skal fotonenergien være tilstrækkelig til som minimum at fuldføre arbejdsfunktionen:. Den mindste frekvens bestemt af ligheden

dette vil være den røde kant af den fotoelektriske effekt. Som vi kan se, er den røde grænse for den fotoelektriske effekt kun bestemt af arbejdsfunktionen, dvs. afhænger kun af substansen af ​​den bestrålede katodeoverflade.

Hvis , så vil der ikke være nogen fotoelektrisk effekt - uanset hvor mange fotoner der falder på katoden i sekundet. Derfor er lysintensiteten ligegyldig; det vigtigste er, om en individuel foton har energi nok til at slå en elektron ud.

Einsteins ligning (4) gør det muligt eksperimentelt at finde Plancks konstant. For at gøre dette er det nødvendigt først at bestemme strålingsfrekvensen og arbejdsfunktionen af ​​katodematerialet samt måle den kinetiske energi af fotoelektroner.

Under sådanne forsøg blev der opnået en værdi, der nøjagtigt falder sammen med (3). Et sådant sammenfald af resultaterne af to uafhængige eksperimenter - baseret på termiske strålingsspektre og Einsteins ligning for den fotoelektriske effekt - betød, at der blev opdaget helt nye "spilleregler", ifølge hvilke vekselvirkningen mellem lys og stof opstår. På dette område giver klassisk fysik, repræsenteret ved Newtonsk mekanik og Maxwelliansk elektrodynamik, plads til kvantefysik- teorien om mikroverdenen, hvis konstruktion fortsætter i dag.

Lovene om ekstern fotoelektrisk effekt

Sammen med termisk stråling er et fænomen, der ikke passer ind i den klassiske fysiks rammer, den fotoelektriske effekt.

Den eksterne fotoelektriske effekt er fænomenet med emission af elektroner fra et stof, når det bestråles af elektromagnetiske bølger.

Den fotoelektriske effekt blev opdaget af Hertz i 1887. Han bemærkede, at gnisten mellem zinkkuglerne blev lettere, hvis mellemrummet mellem gnister blev bestrålet med lys. Loven om den eksterne fotoelektriske effekt blev undersøgt eksperimentelt af Stoletov i 1888. Diagrammet til at studere den fotoelektriske effekt er vist i fig. 1.

Fig.1.

Katoden og anoden er placeret i et vakuumrør, da ubetydelig forurening af metaloverfladen påvirker emissionen af ​​elektroner. Katoden belyses med monokromatisk lys gennem et kvartsvindue (kvarts, i modsætning til almindeligt glas, transmitterer ultraviolet lys). Spændingen mellem anoden og katoden justeres med et potentiometer og måles med et voltmeter. To batterier og forbundet mod hinanden giver dig mulighed for at ændre værdien og fortegn for spændingen ved hjælp af et potentiometer. Styrken af ​​fotostrømmen måles med et galvanometer.

I fig.2. kurver, der viser fotostrømstyrkens afhængighed af spænding svarende til forskellig katodebelysning og (). Lysets frekvens er den samme i begge tilfælde.

hvor og er ladningen og massen af ​​elektronen.

Når spændingen stiger, stiger fotostrømmen, da alting større antal fotoelektroner når anoden. Den maksimale værdi af fotostrømmen kaldes saturation photocurrent. Det svarer til spændingsværdier, hvor alle elektroner slået ud af katoden når anoden: , hvor er antallet af fotoelektroner, der udsendes fra katoden på 1 sekund.

Stoletov etablerede eksperimentelt følgende love for den fotoelektriske effekt:

Der opstod alvorlige vanskeligheder med at forklare den anden og tredje lov. Ifølge elektromagnetisk teori, bør udstødningen af ​​frie elektroner fra metallet være resultatet af deres "svingning" i bølgens elektriske felt. Så er det ikke klart, hvorfor den maksimale hastighed af udsendte elektroner afhænger af lysets frekvens og ikke af amplituden af ​​svingninger af den elektriske feltstyrkevektor og den tilhørende bølgeintensitet. Vanskeligheder med at fortolke den anden og tredje lov for den fotoelektriske effekt har rejst tvivl om den universelle anvendelighed af lysbølgeteorien.

Einsteins ligning for den fotoelektriske effekt

I 1905 forklarede Einstein lovene for den fotoelektriske effekt ved hjælp af hans foreslåede kvanteteori. Lys udsendes ikke kun af frekvens, som Planck antog, men absorberes også af stof i visse portioner (kvanter). Lys er en strøm af diskrete lyskvanter (fotoner), der bevæger sig med lysets hastighed. Kvanteenergien er lig med . Hvert kvante absorberes kun af én elektron. Derfor skal antallet af udstødte elektroner være proportionalt med lysintensiteten (1. lov for den fotoelektriske effekt).

Energien af ​​den indfaldende foton bruges på elektronen, der udfører arbejdet med at forlade metallet og på at bibringe kinetisk energi til den udsendte fotoelektron:

(2)

Ligning (2) kaldes Einstein-ligningen for den eksterne fotoelektriske effekt. Einsteins ligning forklarer den anden og tredje lov for den fotoelektriske effekt. Det følger direkte af ligning (2), at den maksimale kinetiske energi stiger med stigende frekvens af det indfaldende lys. Når frekvensen falder, falder den kinetiske energi og ved en bestemt frekvens bliver den lig med nul og den fotoelektriske effekt stopper (). Herfra

hvor er antallet af absorberede fotoner.

I dette tilfælde skifter den røde grænse for den fotoelektriske effekt mod lavere frekvenser:

.

(5)

Ud over den eksterne fotoelektriske effekt er den interne fotoeffekt også kendt. Når faste og flydende halvledere og dielektriske stoffer bestråles, bevæger elektroner sig fra en bundet tilstand til en fri tilstand, men flyver ikke ud. Tilstedeværelsen af ​​frie elektroner giver anledning til fotokonduktivitet. Fotoledningsevne er en stigning i den elektriske ledningsevne af et stof under påvirkning af lys.

Foton og dens egenskaber

Fænomenerne interferens, diffraktion og polarisering kan kun forklares ved lysets bølgeegenskaber. Imidlertid er den fotoelektriske effekt og termisk stråling kun korpuskulær (i betragtning af lyset som en flux af fotoner). Bølge- og kvantebeskrivelser af lysets egenskaber komplementerer hinanden. Lys er både en bølge og en partikel. De grundlæggende ligninger, der etablerer forbindelsen mellem bølge- og korpuskulære egenskaber, er som følger:

(7)

Og er mængder, der karakteriserer en partikel, og er en bølge.

Vi finder fotonmassen ud fra relation (6): .

En foton er en partikel, der altid bevæger sig med lysets hastighed og har en hvilemasse på nul. Foton momentum er lig med:.

Compton effekt

De mest komplette korpuskulære egenskaber manifesteres i Compton-effekten. I 1923 undersøgte den amerikanske fysiker Compton spredningen af ​​røntgenstråler af paraffin, hvis atomer er lys.

Røntgenspredning fra bølgesynspunktet er relateret tvangssvingninger stoffets elektroner, således at frekvensen af ​​det spredte lys skal falde sammen med frekvensen af ​​det indfaldende lys. Men i det diffuse lys blev det afsløret lang længde bølger afhænger ikke af bølgelængden af ​​de spredte røntgenstråler og af spredningsstoffets materiale, men afhænger af spredningsretningen. Lad være vinklen mellem retningen af ​​den primære stråle og retningen af ​​det spredte lys, så , hvor (m).

Denne lov gælder for lette atomer ( , , , ) med elektroner svagt bundet til kernen. Spredningsprocessen kan forklares ved den elastiske kollision af fotoner med elektroner. Når de udsættes for røntgenstråler, adskilles elektroner let fra atomet. Derfor kan spredning af frie elektroner overvejes. En foton med momentum kolliderer med en stationær elektron og giver den en del af energien, og selv får momentum (fig. 3).

Fig.3.

Ved at bruge lovene om bevarelse af energi og momentum til en absolut elastisk påvirkning får vi følgende udtryk: , som falder sammen med den eksperimentelle, mens , som beviser den korpuskulære teori om lys.

Luminescens, fotoluminescens og dens grundlæggende principper

Luminescens er ikke-ligevægtsstråling, der er overskydende ved en given temperatur i forhold til termisk stråling. Luminescens opstår under påvirkning af ydre påvirkninger, der ikke er forårsaget af opvarmning af kroppen. Dette er en kold glød. Afhængigt af excitationsmetoden skelnes de mellem: fotoluminescens (under påvirkning af lys), kemiluminescens (under påvirkning af kemiske reaktioner), katodoluminescens (under påvirkning af hurtige elektroner) og elektroluminescens (under påvirkning af et elektrisk felt).

Luminescens stopper umiddelbart(er) efter forsvinden ydre påvirkning kaldes fluorescens. Hvis luminescens forsvinder inden for s efter endt eksponering, så kaldes det fosforescens.

Stoffer, der lyser, kaldes fosfor. Disse omfatter forbindelser af uran, sjældne jordarter, samt konjugerede systemer, hvor bindinger veksler, aromatiske forbindelser: fluorescein, benzen, naphthalen, anthracen.

Fotoluminescens adlyder Stokes lov: frekvensen af ​​det spændende lys er større end den udsendte frekvens , hvor er den del af den absorberede energi, der bliver til varme.

Det vigtigste kendetegn ved luminescens er kvanteudbyttet svarende til forholdet mellem antallet af absorberede kvanter og antallet af udsendte kvanter. Der er stoffer, hvis kvanteudbytte er tæt på 1 (for eksempel fluorescein). Anthracen har et kvanteudbytte på 0,27.

Fænomenet luminescens er meget udbredt i praksis. For eksempel er luminescensanalyse en metode til at bestemme sammensætningen af ​​et stof ved dets karakteristiske glød. Metoden er meget følsom (ca. ) til at detektere små mængder urenheder og bruges til præcis forskning inden for kemi, biologi, medicin og fødevareindustrien.

Detektering af luminescerende fejl giver dig mulighed for at opdage de fineste revner på overfladen af ​​maskindele (overfladen, der undersøges, er dækket med en selvlysende opløsning, som efter fjernelse forbliver i revnerne).

Fosfor bruges i lysstofrør, er det aktive medium af optiske kvantegeneratorer og bruges i elektron-optiske omformere. Bruges til at lave lysende indikatorer til forskellige enheder.

Fysiske principper nattesynsapparater

Grundlaget for enheden er en elektron-optisk konverter (EOC), som konverterer et billede af et objekt, der er usynligt for øjet i IR-stråler, til et synligt billede (fig. 4).

Fig.4.

1 – fotokatode, 2 – elektronlinse, 3 – selvlysende skærm,

Infrarød stråling fra objektet forårsager fotoelektronemission fra fotokatodens overflade, og mængden af ​​emission fra forskellige dele af sidstnævnte ændres i overensstemmelse med lysstyrkefordelingen af ​​billedet, der projiceres på det. Fotoelektroner accelererer elektrisk felt i området mellem fotokatoden og skærmen, fokuseres af en elektronlinse og bombarderer skærmen, hvilket får den til at lyse. Intensiteten af ​​gløden af ​​individuelle punkter på skærmen afhænger af fluxtætheden af ​​fotoelektroner, som et resultat af hvilket et synligt billede af objektet vises på skærmen.

Plancks hypotese, som glimrende løste problemet med termisk stråling af en sort krop, blev bekræftet og videre udvikling når man forklarer den fotoelektriske effekt, et fænomen, hvis opdagelse og undersøgelse spillede en vigtig rolle i udviklingen af ​​kvanteteori. I 1887 opdagede G. Hertz, at når den negative elektrode belyses med ultraviolette stråler, sker udladningen mellem elektroderne ved en lavere spænding. Dette fænomen, som vist ved eksperimenterne af V. Galvaks (1888) og A.G. Stoletov (1888-1890), på grund af udløsningen af ​​negative ladninger fra elektroden under påvirkning af lys. Elektronen var endnu ikke blevet opdaget. Det var først i 1898, at J.J. Thompson og F. Leonard, efter at have målt den specifikke ladning af partikler udsendt af kroppen, fastslog, at disse var elektroner.

Der er eksterne, interne, gate og multifoton fotoeffekter.

Ekstern fotoeffekt er emission af elektroner fra et stof under påvirkning af elektromagnetisk stråling. Ekstern fotoeffekt observeret i faste stoffer(metaller, halvledere, dielektrika), samt i gasser på individuelle atomer og molekyler (fotoionisering).

Intern fotoelektrisk effekt - disse er overgange af elektroner inde i en halvleder eller dielektrikum forårsaget af elektromagnetisk stråling fra bundne tilstande til frie uden at undslippe udenfor. Som følge heraf øges koncentrationen af ​​strømbærere inde i kroppen, hvilket fører til udseendet af fotokonduktivitet (en stigning i den elektriske ledningsevne af en halvleder eller dielektrisk, når den er belyst) eller udseendet af en elektromotorisk kraft (EMF).

Ventil fotoeffekt er en type intern fotoelektrisk effekt - dette er forekomsten af ​​emf (foto emf), når man belyser kontakten mellem to forskellige halvledere eller en halvleder og et metal (i fravær af et eksternt elektrisk felt). Den fotoelektriske ventileffekt åbner vejen for den direkte omdannelse af solenergi til elektrisk energi.

Multifoton fotoelektrisk effekt muligt, hvis lysintensiteten er meget høj (f.eks. ved brug af laserstråler). I dette tilfælde kan en elektron udsendt af et metal samtidigt modtage energi ikke fra én, men fra flere fotoner.

Først grundforskning fotoelektrisk effekt blev udført af den russiske videnskabsmand A.G. Stoletov. Et skematisk diagram til undersøgelse af den fotoelektriske effekt er vist i fig. 2.1.

	Ris. 2.1	Ris. 2.2

To elektroder (katode TIL fra det undersøgte materiale og anode EN, som Stoletov brugte et metalnet til) i et vakuumrør er forbundet til batteriet, så der ved hjælp af et potentiometer R Du kan ændre ikke kun værdien, men også tegnet på den spænding, der påføres dem. Strømmen, der genereres, når katoden belyses med monokromatisk lys (gennem kvartsglas), måles med en milliammeter forbundet til kredsløbet.

I 1899 beviste J. J. Thompson og F. Lenard, at lyset i den fotoelektriske effekt slår elektroner ud af stof.

Strømspændingskarakteristik (volt-ampere karakteristik) af den fotoelektriske effekt – fotostrøm afhængighed jeg, dannet af strømmen af ​​elektroner, fra spændingen, er vist i fig. 2.2.

Denne afhængighed svarer til to forskellige katodebestrålinger (lysfrekvensen er den samme i begge tilfælde). Som du øger U Fotostrømmen stiger gradvist, dvs. et stigende antal fotoelektroner når anoden. Den flade karakter af kurverne viser, at elektroner udsendes fra katoden med forskellige hastigheder.

Maksimal værdi mætning fotostrøm bestemmes af denne spændingsværdi U, hvor alle elektroner udsendt af katoden når anoden:

Hvor n– antallet af elektroner udsendt af katoden på 1 s.

Af strøm-spændingskarakteristikken følger kl U= 0 fotostrøm forsvinder ikke. Følgelig har elektroner slået ud fra katoden nogle starthastighedυ, og derfor ikke-nul kinetisk energi, så de kan nå katoden uden et eksternt felt. For at fotostrømmen bliver nul, er det nødvendigt at anvende holde spænding . Når ingen af ​​elektronerne, selv dem med maksimal hastighed, når de forlader katoden, kan overvinde det retarderende felt og nå anoden. Derfor,

I 1887 opdagede Heinrich Rudolf Hertz et fænomen, der senere blev kaldt den fotoelektriske effekt. Han definerede dens essens som følger:

Hvis lyset fra en kviksølvlampe rettes mod natriummetal, vil elektroner flyve ud fra dens overflade.

Den moderne formulering af den fotoelektriske effekt er anderledes:

Når lysmængder falder på et stof og ved deres efterfølgende absorption, vil ladede partikler frigives helt eller delvist i stoffet.

Med andre ord, når lysfotoner absorberes, observeres følgende:

1. Emission af elektroner fra stof
2. Ændring i et stofs elektriske ledningsevne
3. Udseendet af foto-EMF ved grænsefladen af ​​medier med forskellige ledningsevner (for eksempel metal-halvleder)

I øjeblikket er der tre typer fotoelektriske effekter:

1. Intern fotoeffekt. Det består i at ændre ledningsevnen af ​​halvledere. Det bruges i fotoresistorer, som bruges i røntgen og dosimetre. ultraviolet stråling, også brugt i medicinsk udstyr (oximeter) og brandalarmer.
2. Ventil fotoeffekt. Det består i forekomsten af ​​foto-EMF ved grænsefladen af ​​stoffer med forskellige typer ledningsevne, som et resultat af adskillelse af bærer elektrisk ladning elektrisk felt. Det bruges i solcelledrevet, i selenfotoceller og sensorer, der registrerer lysniveauer.
3. Ekstern fotoeffekt. Som tidligere nævnt er dette processen med elektroner, der forlader stof i et vakuum under påvirkning af kvanter af elektromagnetisk stråling.

Lovene om ekstern fotoelektrisk effekt.

De blev installeret af Philip Lenard og Alexander Grigorievich Stoletov ved begyndelsen af ​​det 20. århundrede. Disse videnskabsmænd målte antallet af udstødte elektroner og deres hastighed som funktion af intensiteten og frekvensen af ​​den påførte stråling.

Første lov (Stoletovs lov):

Styrken af ​​mætningsfotostrømmen er direkte proportional med lysstrømmen, dvs. indfaldende stråling på stof.

Teoretisk formulering: Når spændingen mellem elektroderne er nul, er fotostrømmen ikke nul. Dette forklares ved, at efter at have forladt metallet, har elektroner kinetisk energi. Ved tilstedeværelse af spænding mellem anoden og katoden stiger styrken af ​​fotostrømmen med stigende spænding, og ved en bestemt spændingsværdi når strømmen sin maksimale værdi (mætningsfotostrøm). Det betyder, at alle de elektroner, der udsendes af katoden hvert sekund under påvirkning af elektromagnetisk stråling, deltager i skabelsen af ​​strøm. Når polariteten vendes, falder strømmen og bliver snart nul. Her virker elektronen mod det retarderende felt på grund af kinetisk energi. Når strålingsintensiteten stiger (antallet af fotoner stiger), stiger antallet af energikvanter absorberet af metallet, og derfor stiger antallet af udsendte elektroner. Det betyder, at jo større lysstrøm, jo ​​større er mætningsfotostrømmen.

I f os ~ F, I f os = k F

k - proportionalitetskoefficient. Følsomhed afhænger af metallets beskaffenhed. Et metals følsomhed over for den fotoelektriske effekt stiger med stigende lysfrekvens (i takt med at bølgelængden falder).

Denne lovtekst er teknisk. Det er gyldigt for vakuum fotovoltaiske enheder.

Antallet af udsendte elektroner er direkte proportionalt med tætheden af ​​den indfaldende flux med dens konstante spektrale sammensætning.

Anden lov (Einsteins lov):

Den maksimale initiale kinetiske energi af en fotoelektron er proportional med frekvensen af ​​den indfaldende strålingsflux og afhænger ikke af dens intensitet.

E kē = => ~ hυ

Tredje lov (loven om den "røde grænse"):

For hvert stof er der en minimumsfrekvens eller maksimal længde bølge over hvilken der ikke er nogen fotoelektrisk effekt.

Denne frekvens (bølgelængde) kaldes den "røde kant" af den fotoelektriske effekt.

Således etablerer han betingelserne for den fotoelektriske effekt for et givet stof afhængigt af arbejdsfunktionen af ​​elektronen fra stoffet og af energien af ​​de indfaldende fotoner.

Hvis fotonenergien er mindre end arbejdsfunktionen af ​​elektronen fra stoffet, så er der ingen fotoelektrisk effekt. Hvis fotonenergien overstiger arbejdsfunktionen, går dens overskud efter absorption af fotonen til fotoelektronens indledende kinetiske energi.

Brug det til at forklare lovene for den fotoelektriske effekt.

Einsteins ligning for den fotoelektriske effekt er et specialtilfælde af loven om bevarelse og omdannelse af energi. Han baserede sin teori på lovene i den stadig spirende kvantefysik.

Einstein formulerede tre forslag:

1. Når de udsættes for elektroner af et stof, absorberes de indfaldende fotoner fuldstændigt.
2. Én foton interagerer med kun én elektron.
3. Én absorberet foton bidrager til frigivelsen af ​​kun én fotoelektron med en vis E kē.

Fotonenergien bruges på elektronens arbejdsfunktion (Aout) fra stoffet og på dens begyndende kinetiske energi, som vil være maksimal, hvis elektronen forlader stoffets overflade.

E kē = hυ - A output

Jo højere frekvensen af ​​den indfaldende stråling er, jo større er fotonernes energi, og jo mere (minus arbejdsfunktionen) er der tilbage for fotoelektronernes indledende kinetiske energi.

Jo mere intens den indfaldende stråling er, jo flere fotoner kommer ind i lysstrømmen, og jo flere elektroner kan undslippe stoffet og deltage i skabelsen af ​​fotostrøm. Det er grunden til, at styrken af ​​mætningsfotostrømmen er proportional med lysstrømmen (I f us ~ F). Den indledende kinetiske energi afhænger dog ikke af intensiteten, fordi Én elektron absorberer kun én fotons energi.