Рівняння  Ейнштейна.

Встановлені три закони фотоефекту  не можна було пояснити на основі електромагнітної теорії.  Якщо перший закон ще мав пояснення, то другий і третій   теорія   не   могла   пояснити. 

В  1905 році   А. Ейнштейн, спираючись на основи квантової теорії, пояснив явище фотоефекту. Згідно з квантовою теорією, світло – це  потік  квантів  певної енергії ( hv ). Коли на поверхню металу падає світловий потік, то електрони металу, які розміщені недалеко від поверхні, поглинають кванти світла, набуваючи  їхньої  енергії. Якщо при цьому енергія електрона, що поглинув квант, стає  більшою  від  роботи  виходу , то електрон може вилетіти за межі цього металу. При  цьому  частина  енергії  поглинутого  кванта  витрачається   на виконання роботи виходу - Ав, а решта становитиме  кінетичну  енергію   електрона.   Математично    цей    процес    виглядає    так:

hv  =  Aв  +  mu² / 2

або

hc / l  =  Aв    +  mu² / 2

Закони     фотоефекту    квантова    теорія    пояснює   так:

із   збільшенням   інтенсивності монохроматичного випромінювання зростає число вирваних світлом електронів, так як зростає число поглинутих цими електронами квантів. Тому фотострум зростає прямопропорційно інтенсивності світла ( І – й закон). Згідно рівняння Ейнштейна, кінетична енергія залежить тільки   від   роду   металу ( Ав )   і від частоти світла, тобто від  енергії  падаючого   кванта.  А   від    їх    кількості    не залежить ( ІІ – й закон ).

Якщо енергія падаючого кванта менша за роботу виходу, то при будь-якій інтенсивності   цього світла   електрони  з  металу  не  вилітають ( ІІІ – й закон ).

Червону   межу   фотоефекту   можна   знайти   із   співвідношення:

hc / lч  =  Aв

тоді                                                         lч   =  hc / Aв

У дослідах на фотоефект не тільки зі світлом, а й з рентгенівськими променями   і   гамма-променями квантова теорія випромінювання дістала блискуче    експериментальне    підтвердження.

Внутрішній  фотоефект.

Якщо при зовнішньому фотоефекті електрони, що вириваються світло, вилітають за межі речовини, то у  напівпровідниках під дією світла відбувається   генерація   власних   носіїв   струму. Таке   явище   дістало назву  -  внутрішній   фотоефект.

Так як в цьому випадку   на   розриви   ковалентних   зв’язків   потрібна менша   енергія, ніж на виконання роботи виходу, то у напівпровідниках фотоефект   може   відбуватися   при меншій   енергії  падаючих  квантів, тобто може   викликатися   світлом   більшої   довжини  хвилі. У деяких напівпровідниках   фотоефект відбувається при освітленні інфрачервоним світлом, що   має   важливе  значення   для   практики.

Провідність   напівпровідників,   зумовлена  опромінюванням,   

називається   фотопровідністю.

.

Фотоефект можна використати для перетворення енергії випромінювання в електричну енергію. Прилад, який здійснює таке перетворення, називається фотоелементом, що працює на зовнішньому фотоефекті. Такі фотоелементи використовують для автоматичного керування електричними колами за допомогою сигналів, які створюються видимим і ультрафіолетовим випромінюванням.

Внутрішній фотоефект використано в будові фотоопорів і фотоелементів  Фотоопори застосовуються також для автоматичного керування електричними колами. Фотоелементи, що працюють на внутрішньому фотоефекті використовуються для перетворення енергії сонячного випромінювання в електричну енергію; їх   називають сонячними батареями. Такі батареї встановлють  на  космічних супутниках і космічних кораблях. Вони дають енергію   для   роботи   бортової    апаратури.