С одной стороны, свет — электромагнитные волны. Об этом убедительно говорят такие явления, как дифракция или интерференция. Объяснить их как-то иначе мы не можем. Но, с другой стороны, закономерности фотоэффекта и целый ряд других явлений говорят нам, что свет что-то иное, более сложное.
Необычное противоречие!
Что же такое свет?
Представление о свете как только о волнах недостаточно: оно не отражает всех его свойств. Свет — не просто электромагнитные волны; испускание и поглощение их происходит не непрерывно, как думали ученые прошлого века, а отдельными порциями — квантами. Иными словами, свет представляет собой не только поток электромагнитных волн, но и поток частиц-фотонов, несущих световую энергию в виде отдельных порций — квантов. Только квантами свет и может поглощаться и испускаться.
Величина энергии каждого кванта не одинакова: чем длиннее волна, тем меньше энергия присущего ей кванта. Таким образом, квант красного излучения с длиной волны в 7 стотысячных долей сантиметра несет с собой меньшую энергию, чем, скажем, квант синего света, длина волны которого около 4 стотысячных долей сантиметра. Каждый атом вещества может поглотить только целое число квантов — один, два и т. д.
С этой новой, квантовой, точки зрения оказалось возможным объяснить и явление фотоэффекта.
Понятна зависимость выхода фотоэлектронов от длины волны. Ведь чем меньше длина волны, тем больше энергия квантов этого света и, следовательно, тем скорее эти кванты вырвут электроны.
Свет как бы «бомбардирует» различные тела. Такая «бомбардировка» поверхности вещества светом различной длины волны напоминает (но только напоминает) стрельбу из охотничьего ружья. Каждый охотник знает, что на мелкую дичь употребляют самую мелкую дробь—бекасинник. На уток и гусей идет дробь покрупнее. А на крупную дичь — на козлов, кабанов и медведей — необходима либо пуля, либо очень крупная дробина. Если стрелять по медведю бекасинником, он убит не будет: дробинки не смогут пробить его толстой шкуры. Мелкая дробь в этом случае, как и кванты малых размеров (малые порции энергии), не будет действенной. Но достаточно лишь одной пули, несущей большой запас энергии, чтобы убить медведя.
Так и при «бомбардировке» светом. Если энергия каждого отдельного кванта недостаточна для того, чтобы совершить «работу выхода», необходимую для вырывания фотоэлектрона из тела, то фотоэффект вообще не будет иметь места, сколько бы света ни падало на тело.
Вот почему и не наблюдается фотоэлектрический эффект даже при освещении сильным светом, если только длина волны этого света настолько велика, что соответствующая порция энергии (квант) меньше «работы выхода».
***
Вот и начались суровые зимние деньки. Стало холодать и пора
купить обогреватель. Так на всякий случай. Пока еще есть в продаже..