Почему красный свет не выбивает электрон сильнее от яркости
В металле часть электронов удерживается притяжением положительно заряженных атомных ядер. Чтобы покинуть поверхность, электрону нужно получить минимальную энергию — её называют работой выхода. Свет передаёт энергию отдельными порциями, фотонами, и энергия каждого фотона определяется его частотой: чем она выше, тем больше энергия порции.
Если фотон не достигает порога, электрон не вылетит, даже если таких фотонов очень много. Увеличение яркости означает прежде всего, что за секунду на поверхность попадает больше фотонов той же частоты. Но каждый из них по-прежнему несёт прежнюю порцию энергии.
Что происходит выше порога
Когда энергия фотона достаточна, он может передать её электрону. Часть энергии уходит на преодоление работы выхода, а остаток становится кинетической энергией — энергией движения вылетевшего электрона. Поэтому свет с большей частотой может выбивать электроны, движущиеся быстрее.
При неизменной частоте повышение яркости обычно увеличивает число фотонов, падающих на металл за единицу времени. В результате возрастает число выбитых электронов и электрический ток, но не энергия каждого электрона. Это похоже на очередь людей, которым выдают по одному и тому же билету: больше выданных билетов — больше участников, но сам билет от этого не становится ценнее.
Почему это было важно
Классическая волновая картина света подсказывала, что яркий свет должен передавать металлу больше энергии и в конце концов выбивать электроны. Фотоэффект показал важное различие: энергия передаётся отдельными порциями, а яркость меняет их количество, не размер.
Именно поэтому слабый свет достаточно высокой частоты способен вызвать фотоэффект, тогда как очень яркий свет ниже пороговой частоты — нет. Для металла решающим оказывается не общий поток света, а энергия одного фотона.
