В 1900 г. немецкий физик Макс Планк высказал гипотезу: свет излучается и поглощается отдельными порциями — квантами (или фотонами). Энергия каждого фотона определяется формулой  E = h \nu , где  h  — постоянная Планка,   \nu  — частота света. Гипотеза Планка объяснила многие явления: в частности, явление фотоэффекта, открытого и 1887 г. немецким ученым Генрихом Герцем и изученного экспериментально русским ученым Александром Григорьевичем Столетовым.

 

Фотоэффект — это явление испускания электронов веществом под действием света. Если зарядить цинковую пластину, присоединенную к электрометру, отрицательно и освещать ее электрической дутой (рис. 35), то электрометр быстро разрядится.

В результате исследований были установлены следующие эмпирические закономерности:

 

— количество электронов, вырываемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны;

 

— максимальная кинетическая энергия фото электронов линейно возрастает с частотой света и н зависит от его интенсивности.

 

Кроме того, были установлены два фундаменталь ных свойства.

 

Во-первых, безынерционность фотоэффекта: процесс начинается сразу в момент начала освещения.

 

Во-вторых, наличие характерной для каждого металла минимальной частоты  \nu_{min}  — красной границы фотоэффекта. Эта частота такова, что при  \nu < \nu_{min}  фотоэффект не происходит при любой энергии света а если  \nu > \nu_{min} , то фотоэффект начинается даже при малой энергии.

 

Теорию фотоэффекта создал немецкий ученый А. Эйнштейн в 1905 г. В основе теории Эйнштейна лежит понятие работы выхода электронов из металла и понятие о квантовом излучении света. По теории Эйнштейна фотоэффект имеет следующее объяснение: поглощая квант света, электрон приобретает энергии  h \nu . При вылете из металла энергия каждого электро на уменьшается на определенную величину, которую называют работой выхода (Авых ). Работа выхода это работа, которую необходимо затратить, чтобы удалить электрон из металла.. Следовательно,

Это уравнение носит название уравнения Эйнштейна.

Приборы, в основе принципа действия которых лежит явление фотоэффекта, называют фотоэлементами. Простейшим таким прибором является вакуумный фотоэлемент. Недостатками такого фотоэлемента являются слабый ток, малая чувствительность к длинноволновому излучению, сложность в изготовлении, невозможность использования в цепях переменного тока. Применяется в фотометрии для измерения силы света, яркости, освещенности, в кино для воспроизведения звука, в фототелеграфах и фототелефонах, в управлении производственными процессами.

 

Существуют полупроводниковые фотоэлементы, и которых под действием света происходит изменение концентрации носителей тока. Они используются при автоматическом управлении электрическими цепями (например, в турникетах метро), в цепях переменного тока, в качестве невозобновляемых источников тока в часах, микрокалькуляторах, проходят испытания первые солнечные автомобили, используются в солнечных батареях на искусственных спутниках Земли, межпланетных и орбитальных автоматических станциях.

 

С явлением фотоэффекта связаны фотохимические процессы, протекающие под действием света в фотографических материалах.