اثر فوتو الکتریک
بنا به نظریه کوانتومی ، امواج به ظاهر پیوسته الکترومغناطیسی ، کوانتیدهاند و از کوانتومهای گسستهای به نام فوتون تشکیل شدهاند که هر فوتون دارای انرژی مشخصی است که مقدار آن فقط به فرکانس بستگی دارد.
بر اساس اصل دوبروی ، در مورد ذرات دو حالت ذرهای و موجی در نظر گرفته میشود، که البته این خاصیت در دنیای میکروسکوپی بیشتر مورد مطالعه است. به عنوان مثال ، اگر ذرهای به جرم یک گرم که با سرعت معمولی در حال حرکت است، در نظر بگیریم طول موج منتسب به این ذره ، چنان کوچک خواهد بود که اصلا قابل ملاحظه نیست. اما در مورد ذراتی مانند الکترون ، این طول موج قابل توجه است. بنابراین با توسل به این اصل میتوان تابش الکترومغناطیسی را نیز متشکل از ذراتی دانست که این ذرات را فوتون میگویند.
واقعیت کوانتومهای نور
نظریه پلانک در ارتباط با بستههای انرژی تابشی ، تا اندازهای مبهم بود و فقط به عنوان مبنایی برای توزیع آماری انرژی میان طول موجهای مختلف در طیف الکترومغناطیسی بکار میرفت. پنج سال بعد از “پلانک” ، “آلبرت اینشتین” توانست این مفهوم را به صورت مشخصتری بیان کند. انیشتین مفهوم کوانتومی نور را برای توجیه اثر فوتوالکتریک بکار برد. بر این اساس ، فوتونها که دارای انرژی معینی هستند، بعد از برخورد با الکترونهای اتم ، انرژی خود را به آنها داده ، خود از بین میروند. این امر میتواند به عنوان یک مسئله برخورد میان دو ذره با استفاده از نظریه برخورد توضیح داده شود.
بعد از برخورد ، فوتون از بین میرود و الکترون با انرژیی که از فوتون میگیرد، از ماده جدا میشود و سبب ایجاد یک جریان فوتوالکترونی در مدار خارجی میگردد. مقدار جریان در مدار خارجی ، بسته به تعداد فوتونهایی که بر سطح ماده موجود در کاتد تابیده میشود، متفاوت خواهد بود.