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なぜ古典的な物理学が光電効果を説明できないのですか?

古典的な物理学は、実験的観察と矛盾する結果を予測するため、光電効果を説明できません。これが故障です:

古典物理学の予測:

* エネルギー依存性: 古典物理学によると、金属から排出された電子のエネルギーは強度に依存する必要があります インシデントライトの。これは、明るい光がより高い運動エネルギーの電子を生成するはずであることを意味します。

* 時間遅延: 古典的な物理学は、時間遅延を予測します 瞬間の光が金属に光を当て、電子の排出物に光が当たります。この遅延は、光の強度に比例する必要があります。光が明るいほど、電子が逃げるのに十分なエネルギーを蓄積するのに時間がかかるはずです。

実験的観察:

* 周波数依存性: 光電効果は、実際には、排出された電子の運動エネルギーが周波数に依存することを示しています その強度ではなく、インシデントライトの。より高い周波数光(例:青色光)は、より低い周波数光(赤色光など)よりも強い場合でも、より高い運動エネルギーの電子を生成します。

* 瞬時の排出: 電子はすぐにに排出されます 強度に関係なく、光にさらされると。顕著な遅延はありません。

なぜ古典的な物理が失敗するのか:

古典物理学は光を波と見なします。この理論によれば、波のエネルギーはその振幅(強度)に依存します。 しかし、光電効果の実験により、排出された電子のエネルギーは、その強度ではなく、光の周波数に依存することが示されました。

アインシュタインの説明:

アインシュタインは、光が光子と呼ばれる粒子の流れとして動作することを提案することにより、光電効果を説明しました。各光子は、その周波数によって決定される特定のエネルギーを運びます。 光子が金属表面に衝突すると、エネルギーを電子に伝達できます。光子に十分なエネルギー(その周波数によって決定される)がある場合、電子はそれを金属に保持する結合力を克服し、排出することができます。このエネルギー移動は瞬間的であり、遅延の欠如を説明しています。

キーポイント:

*光電効果は、光の粒子の性質を示しています 量子力学の基本的な概念です。

*古典物理学は、光電効果を粒子としてではなく、波としてのみ説明するため、光電効果を説明できません。

*光子を使用したアインシュタインの説明は、観察をうまく調和させ、光の理解に革命をもたらしました。

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