Zgjidhja e ushtrimit 8

i) Natyra e dyfishtë valë-grimcë e rrezatimit elektromagnetik nënkupton që rrezatimi elektromagnetik (si drita) mund të shfaqë karakteristika si të valës (p.sh., difraksioni, interferenca) ashtu edhe të grimcës (p.sh., kuantizimi i energjisë, momenti). Kjo do të thotë që drita nuk është thjesht një valë ose thjesht një grimcë, por ka të dyja këto aspekte, në varësi të mënyrës sesi e studiojmë apo e ndërveprojmë me të. Grimcat e dritës quhen fotone.

ii) Dukuria e fotoefektit provon natyrën grimcë të dritës. Sipas modelit grimcor (kuantik) të dritës, rrezatimi elektromagnetik përbëhet nga fotone, ku energjia e çdo fotoni është $E = hf$, ku $h$ është konstanta e Plankut dhe $f$ është frekuenca. Në fotoefekt, një elektron emetohet vetëm nëse energjia e fotonit rënës është e mjaftueshme për të kapërcyer punën e daljes së metalit ($\phi$). Nëse $hf < \phi$, nuk ndodh emetimi, pavarësisht intensitetit të dritës. Kjo shpjegon ekzistencën e një frekuence pragu. Për më tepër, energjia kinetike maksimale e elektroneve të emetuara varet nga frekuenca e dritës, jo nga intensiteti, dhe ndodh menjëherë pas ndriçimit, gjëra që nuk mund të shpjegohen plotësisht nga teoria valore e dritës.

Emetimi i fotoelektroneve nuk ndodh për frekuenca të dritës rënëse më të vogla se $5.6 \cdot 10^{14}$ Hz sepse kjo është frekuenca e pragut ($f_0$) për natriumin. Kjo do të thotë që energjia e fotonit rënës ($E = hf$) është më e vogël se puna e daljes ($\phi$) e natriumit. Për të shkëputur një elektron nga sipërfaqja e metalit, fotoni duhet të ketë të paktën energjinë e barabartë me punën e daljes. Kur $f < f_0$, energjia e fotonit është e pamjaftueshme për të liruar elektronet, prandaj nuk vëzhgohet emetim i fotoelektroneve dhe energjia kinetike maksimale e tyre është zero.