2. Закон Эйнштейна. Еще в 1905 г. А. Эйнштейн установил, что при внешнем фотоэффекте энергия фотона hv превращается в работу
выхода W0 и кинетическую энергию вылетевшего электрона: hv = W0 + 0,5mv2, (22.2) где т и v — масса и скорость фотоэлектрона;
v — частота излучения; h — постоянная Планка, равная 6,63 х 10-34 Дж·с. Напомним читателю, что
электромагнитно-
е
излучение имеет двойственную природу. С одной стороны, это
электромагнитны-
е волны, характеризуемые длиной λ,
и частотой v. А с другой стороны, излучение можно рассматривать как поток частиц — фотонов, обладающих энергией hv. Закон
Эйнштейна говорит о том, что энергия фотона hv передается электрону, который затрачивает на выход из фотокатода энергию W0,
а разность hv — W0 представляет собой энергию вылетевшего электрона. 3. Для внешнего фотоэффекта существует так называемая
красная, или длинноволновая, граница. Если уменьшать частоту излучения v, то при некоторой частоте v0 фотоэлектронная эмиссия
прекращается, так как на этой частоте hv0 = W0 и энергия фотоэлектронов становится равной нулю. Частоте v0 соответствует
длина волны λ0 = c/v0, где с = 3 • 108 м/с. При v < v0 или λ > λ0 фотоэлектронной эмиссии не может быть,
так как hv < hv0, т. е. энергии фотона недостаточно даже для совершения работы выхода. 4. Для фотоэффекта характерна малая
инерционность. Фототок запаздывает по отношению к излучению всего лишь на несколько наносекунд. Фотокатоды иногда характеризуются
отношением числа фотоэлектронов к числу фотонов, вызвавших эмиссию. Этот параметр получил название квантового выхода электронов.
Если бы каждый фотон вызывал выход одного электрона, то квантовый выход равнялся бы единице. Но большая часть фотонов не
участвует в создании фототока: часть фотонов имеет длину волны больше λ0, часть проникает глубоко в катод и рассеивает
там свою энергию, наконец, часть фотонов отражается от поверхности катода. Обычно квантовый выход не превышает 2%. Работа
выхода W0 и граничная длина волны λ0 для некоторых элементов приведены ниже: Се К Sb Ge Si W0, эВ 1,9 2,3 4,0 4,4 4,8
λ0, мкм 0,66 0,55 0,31 0,28 0,21 Спектру видимого излучения соответствуют длины волн 0,38 — 0,78 мкм, и, как видно из
приведенных данных, часть лучей может вызвать фотоэлектронную эмиссию лишь из цезия и калия. Поэтому фотокатоды обычно делают
не из чистого металла. Так, например, широко применяемый оксидноцезиевый фотокатод, состоящий из серебра, оксида цезия и
чистого цезия, имеет уменьшенную работу выхода, и для него λ0 = 1,1 мкм. Рис. 22.1. Спектральные характеристики фотокатода
Чувствительност-
ь фотокатода зависит от длины волны излучения. Эта зависимость S=f(λ) называется спектральной
характеристикой и может быть двух видов (рис. 22.1). Кривая 1 соответствует нормальному фотоэффекту, который наблю
