Квантовая механика говорит о многом, но не приближает нас к разгадке тайны Творца.
А. Эйнштейн
В 1905 г. А. Эйнштейн показал, что все закономерности фотоэффекта легко объясняются, если предположить, что свет поглощается такими же порциями 
(квантами), какими он, по предположению Планка, испускается. По мысли Эйнштейна, энергия; полученная электроном, доставляется ему в виде кванта , который усваивается им целиком. Часть этой энергии, равная работе выхода А, затрачивается на то, чтобы электрон мог покинуть тело. Если электрон освобождается светом не у самой поверхности, а на некоторой глубине, то часть энергии, равная 
, может быть потеряна вследствие случайных столкновений в веществе. Остаток энергии образует кинетическую энергию 
электрона, покинувшего вещество. Энергия будет максимальна, если = 0. В этом случае должно выполняться соотношение
(2)
которое называется формулой Эйнштейна.
Фотоэффект и работа выхода в сильной степени зависят от состояния поверхности металла (в частности, от находящихся на ней окислов и адсорбированных веществ). Поэтому долгое время не удавалось проверить формулу Эйнштейна с достаточной точностью. В 1916 г. Милликен создал прибор, в котором исследуемые поверхности подвергались очистке в вакууме, после чего измерялась работа выхода и исследовалась зависимость максимальной кинетической энергии фотоэлектронов от частоты света (эта энергия определялась путем измерения задерживающего потенциала 
). Результаты оказались в полном согласии с формулой (2).
Подставив в формулу (2) измеренные значения А и 
(при данной 
), Милликен определил значение постоянной Планка 
, которое оказалось совпадающим со значениями, найденными из спектрального распределения равновесного теплового излучения и из коротковолновой границы тормозного рентгеновского спектра.
Дальнейшее усовершенствование методики исследования фотоэффекта было осуществлено в 1928 г. П. И. Лукирским и С. С. Прилежаевым, которые создали прибор в виде сферического конденсатора. Анодом в их приборе служили посеребренные стенки стеклянного сферического баллона. В центре баллона помещался катод в виде шарика. При такой форме электродов вольт-амперная характеристика идет круче, что позволяет повысить точность определения задерживающего потенциала.
Из формулы (2) вытекает, что в случае, когда работа выхода А превышает энергию кванта , электроны не могут покинуть металл. Следовательно, для возникновения фотоэффекта необходимо выполнение условия 
, или
(3)
Соответственно для длины волны получается условие
(4)
Частота 
или длина волны 
называется красной границей фотоэффекта.
Число высвобождаемых вследствие фотоэффекта электронов должно быть пропорционально числу падающих на поверхность квантов света. Вместе с тем световой поток Ф определяется количеством квантов света, падающих на поверхность в единицу времени. В соответствии с этим ток насыщения 
должен быть пропорционален падающему световому потоку:
~ Ф (5)
В рассмотренном выше явлении фотоэффекта электрон получает энергию от одного лишь фотона. Такие процессы называются однофотонными. С изобретением лазеров были получены недостижимые до тех пор мощности световых пучков. Это дало возможность осуществить многофотонные процессы. В частности, был наблюден многофотонный фотоэффект, в ходе которого электрон, вылетающий из металла, получает энергию не от одного, а от N фотонов (N=2,3,4,5).
Формула Эйнштейна в случае многофотонного фотоэффекта выглядит следующим образом:
(6)
Соответственно красная граница фотоэффекта смещается в сторону более длинных волн ( увеличивается в N раз). Формула (5) в случае N-фотонного эффекта имеет вид
. (7)
Поможем написать любую работу на аналогичную тему