Posted by დენგამტარი ნივთიერებებიდან სინათლის მიერ ელექტრონების ამოგდება, ყოველდღიურ ცხოვრებაში ფართოდ გამოყენებული მოვლენაა. მაგალითად, უმარტივესი, სიგნალიზაციის მოწყობილობა. სინათლის სხივი მეტალიდან ელექტრონებს აძევებს, რომლებიც ელექტრულ წრედს კრავს, ანუ გადამწოდში (სენსორი) დენი მიედინება. თუ ვინმემ სინათლის სხივი გადაკვეთა, სინათლის სხივი გადამწოდს ვეღარ გაანათებს, ელეტრონების ნაკადი და შესაბამისად დენიც შეწყდება, რის გამოც ელექტრონული სიგნალიზაცია ამოქმედდება.
ფოტოელექტრული ეფექტის სახელით ცნობილი ეს მოვლენა, იგივე – ფოტოეფექტი, XIX საუკუნის ბოლოს აღმოაჩინეს, რამაც ფუნდამენტური საკითხების მთელი რიგი წამოჭრა, რადგან რაც სინათლისა და მეტალების ბუნების შესახებ იყო ცნობილი, ფოტოეფექტს ვერ ხსნიდა. 1) ელექტრონები დასხივებსითანავე ჩნდებოდა; 2) ფოტოეფექტი, როგორც აღმოჩნდა, სუსტი სხივების ზემოქმედებითაც კი ხდებოდა, ინტენსივობის ზრდასთან ერთად, გამონთავისუფლებული ელექტრონების ენერგია არ იცვლებოდა. ერთიც და მეორეც, ელექტრონებისა და ფოტონების ურთიერთქმდების კლასიკური სურათით ვერ აიხსნებოდა.
პრობლემა, ХХ საუკუნის ბოლოს, ალბერტ აინშტაინმა გადაჭრა, რამაც კვანტური მექანიკის განვითარებას მისცა ბიძგი. არც თუ ისე დიდი ხნით ადრე, მაქს პლანკმა აღმოაჩინა, რომ შავი სხეულის გამოსხივების აღწერა ადექვატური იქნება, თუ დავუშვებთ, რომ ატომები სინათლეს ენერგეტიკული პორციების – კვანტების სახით ასხივებენ და შთანთქავენ. პლანკი ვარაუდობდა, რომ ეს ფონომენი ატომების შინაგან აღნაგობაზე უნდა ყოფილიყო დამოკიდებული და არა სინათლის ბუნებაზე. აინშტაინმა, პლანკის იდეა გაცილებით სერიოზულად მიიღო და პოსტულირება მოახდინა, რომ სინათლე ენერგიის დისკრეტული (ნაწყვეტი) ნაკადებით ვრცელდება, რომლებსაც მან ფოტონები უწოდა.
ფოტონები, ხან ნაწილაკებივით იქცევიან, ხან ტალღებივით (კომპლემენტარულობის პრინციპი). კერძოდ, ელექტრონთან ურთიერთქმედებისას, ფოტონი ავლენს ნაწილაკის თვისებებს და ატომიდან აგდებს მას (როგორც ბილიარდის ბურთულების შეჯახება). ელექტრონის ამოსაგდებად ერთი ფოტონიც საკმარისია. სინათლის ინტენსივობის ზრდას ფოტონების რაოდენობის ზრდამდე მივყავართ (შესაბამისად, ამოგდებული ელექტრონების რაოდენობაც იზრდება), თუმცა, არა ცალკე ეღებული “ფოტოელექტრონის” ენერგიის ზრდამდე.
შესაბამისად, ცალკეული ფოტოელექტრონის ენერგიაც და სიჩქარეც, სინათლის ინტენსივობაზე კი არ არის დამოკიდებული, არამედ მის სიხშირეზე.
ამ ყველაფრის გათვალისწინებით, აინშტაინმა, ფოტოელექტრონის ენერგიის გამოსათვლელი მარტივი განტოლება გამოიყვანა:
E = hν — φ
სადაც ν – დაცემული სინათლის სიხშირეა, h – პლანკის მუდმივა, ხოლო φ – ე.წ. გამოსვლის მუშაობა, ანუ მინიმალური ენერგია, რომელიც მეტალის ატომიდან ელექტრონის ამოსაგდებად არის საჭირო.
ამ ფორმულიდან ე.წ. ფოტოეფექტის წითელი საზღვრის არსებობა გამომდინარეობს, ანუ დაბალი სიხშირე, რომლის ქვემოთ ფოტონის ენერგია, ატომიდან ელექტრონების ამოსაგდებად საკმარისი აღარ არის. ფოტონის ენერგია ნივთიერების ატომის იონიზაციასა (1) და ელექტრონის ”ამოსაგლეჯად” საჭირო მუშაობაზე იხარჯება, ნაწილი კი ელექტრონის კინეტიკურ (მოძრაობის) ენერგიაში გადადის.