Zjawisko
fotoelektryczne – że pod wpływem światła uchodzą
z ciał ładunki elektryczne nie byłoby samo w sobie tak niepokojącem
gdyby nie szczegółowe pomiary Lenarda (z 1902 roku): emisja elektronów
(jej zachodzenie lub nie) nie zależy od natężenia światła ale od
długości fali.
E.M. Rogers w książce „Fizyka
dla dociekliwych”1)
opisuje to tak: -„Sytuacja
jest podobna do statków w porcie, łagodnie unoszących się na falach. Od
czasu
do czasu, jeden ze statków jest nagle wyrzucany na 100 metrów w górę, a
reszta kołysze się jak gdyby nigdy nic”.
Rzeczywiście, fale (światło) nawet o sporej amplitudze ale za
dużej długości fali nie jest w stanie dokonać emisji elektronu; światło
o małej długości fali (nadfioletowe) powoduje wyrzucenie elektronu – a
im krótsza długość fali tym większa energia tego elektronu.
Wytłumaczenie, dla
współczesnego czytelnika jest banalnie proste: im krótsza fala tym
większy kwant energii niesie. Energia tego kwantu (=hν, gdzie ν jest
częstotliwością światłą) służy do „wykopania” elektronu, ze studni
potencjału (o głębokości W=praca wyjścia) w której jest uwięziony, a
nadwyżka energii zamienia się w energię kinetyczną (=Ekin,
czyli prędkość) elektronu. Rozumowanie
tak proste, że trzeba było do niego Einsteina2)
:
hν = W + Ekin
1) E. M. Rogers, Fizyka
dla dociekliwych, PWN Warszawa, 1972 2) który zresztą
dostał za to nagrodę Nobla