Prédiction de théorie classique:
* Intensité: Selon la théorie classique des vagues, l'énergie de la lumière est directement proportionnelle à son intensité. Par conséquent, l'augmentation de l'intensité de la lumière devrait entraîner une augmentation de l'énergie cinétique des électrons émis.
* Fréquence: La fréquence de la lumière ne devrait avoir aucun effet sur l'énergie cinétique des électrons émis, tant que l'intensité est maintenue constante.
Observations expérimentales:
* Intensité: Des expériences ont montré que l'augmentation de l'intensité de la lumière n'augmente que le nombre d'électrons émis, et non leur énergie cinétique.
* Fréquence: Il a été observé que augmentant la fréquence de la lumière augmentait l'énergie cinétique des électrons émis, quelle que soit l'intensité.
* Fréquence de seuil: Il y avait une fréquence minimale (fréquence de seuil) en dessous duquel aucun électrons n'était émis, même avec une lumière à très haute intensité.
le problème:
La théorie des ondes classiques ne peut pas expliquer ces observations. Il prédit que l'énergie de la lumière est répartie en continu sur le front d'onde, et par conséquent, toute intensité de lumière devrait pouvoir éliminer les électrons du métal. Il prédit également que l'énergie cinétique des électrons ne devrait dépendre que de l'intensité de la lumière, et non de sa fréquence.
Conclusion:
L'échec de la théorie des ondes classiques pour expliquer l'effet photoélectrique a conduit au développement de la théorie quantique de la lumière , qui postule que la lumière existe dans des paquets d'énergie discrets appelés photons. L'énergie de chaque photon est directement proportionnelle à la fréquence de la lumière (e =hν, où H est la constante de Planck et ν est la fréquence). Cette théorie explique avec succès l'effet photoélectrique:
* Fréquence de seuil: L'existence d'une fréquence de seuil s'explique par le fait qu'une quantité minimale d'énergie (hν) est nécessaire pour surmonter la fonction de travail du métal et éjecter un électron.
* énergie cinétique: L'énergie cinétique des électrons émises est directement proportionnelle à la fréquence de la lumière, car l'énergie de chaque photon est directement proportionnelle à la fréquence.
* Intensité: L'augmentation de l'intensité de la lumière augmente simplement le nombre de photons incidents sur le métal, conduisant à davantage d'électrons éjectés.
Par conséquent, l'effet photoélectrique est des preuves solides de la quantification de la lumière et ne peut pas être expliqué par la théorie des vagues classiques.
