Mechanika kwantowa

Dwie wiązki o tej samej mocy mogą dostarczać różne liczby fotonów w sekundę. Dlatego większa energia fotoelektronów nie musi oznaczać większego prądu. Uporządkujemy rachunek od mocy padającego światła do prądu nasycenia, a potem odwrócimy go, aby oszacować wydajność emisji.

W jednym pomiarze napięcia hamowania mieszają się dwie informacje: energia fotonu i praca wyjścia powierzchni. Zmieniając częstotliwość i porównując wyniki, możemy je rozdzielić. Trzeba jednak uważać na jednostkę osi oraz na przesunięcie zera woltomierza.

Klasyczna cząstka o energii mniejszej od wysokości bariery nie przejdzie na jej drugą stronę. W mechanice kwantowej dla bariery o skończonej szerokości prawdopodobieństwo przejścia może być dodatnie. Nie trzeba przy tym pożyczać energii: sprawdzimy to przez rozwiązania po obu stronach oraz bilans prądu prawdopodobieństwa.

Dwa stany o ustalonej energii mają niezmienne rozkłady położenia. Ich spójna superpozycja może jednak mieć rozkład zmieniający się w czasie. Zobaczymy to na obliczeniu, które jednocześnie pokazuje, dlaczego średnia energia nie musi być możliwym wynikiem jednego pomiaru.

W klasycznym pudełku cząstka może poruszać się z dowolnie małą szybkością. W kwantowym modelu nieprzenikalnych ścian najniższa energia ruchu jest dodatnia. Nie trzeba przyjmować tego jako osobnego zakazu: wynik otrzymamy z równania Schrödingera i warunków na obu końcach przedziału.

Wielokrotnie przygotowujemy elektron w taki sam sposób i za każdym razem mierzymy jego położenie. Pojedynczy pomiar daje jeden wynik, ale zbiór wyników układa się w rozkład. Funkcja falowa pozwala przewidzieć ten rozkład. Trzeba jednak odróżnić amplitudę, gęstość prawdopodobieństwa i prawdopodobieństwo znalezienia elektronu w przedziale.

Jeśli swobodny atom emituje jeden foton, sam zaczyna się poruszać. Pominięcie tego odrzutu bywa dobrym przybliżeniem, ale trzeba wiedzieć, dlaczego i jaką poprawkę odrzucamy.

Elektron może dawać obraz dyfrakcyjny, choć w detektorze rejestrujemy pojedyncze zdarzenia. Związek długości fali z pędem łączy te opisy. Nie oznacza, że elektron ma taką samą zależność energii od pędu jak foton.

Związany elektron w atomie wodoru nie przyjmuje dowolnej energii. To dlatego gaz może pochłaniać i emitować określone linie. Jonizacja jest jednak innym przypadkiem niż przeskok między dwoma poziomami związanymi.

Jaśniejsze światło nie zawsze wybije elektron z metalu. W jednofotonowym fotoefekcie decyduje energia pojedynczego fotonu w porównaniu z pracą wyjścia. Większa liczba zbyt słabych fotonów nie usuwa progu tego modelu.