११.१ परिचय

इलेक्ट्रोमॅग्नेटिझमची मॅक्सवेलची समीकरणे आणि १८८७ मध्ये हर्ट्झचे इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लहरींच्या निर्मिती आणि शोधाविषयीचे प्रयोग यांनी प्रकाशाचे तरंग स्वरूप दृढपणे स्थापित केले. १९व्या शतकाच्या शेवटी त्याच काळात, कमी दाब असलेल्या वायूंमधून (विद्युत मोकळीक) विद्युत वहनावरील प्रायोगिक संशोधनांमुळे अनेक ऐतिहासिक शोध लागले. १८९५ मध्ये रॉन्टजेन यांनी एक्स-किरणांचा शोध लावला आणि १८९७ मध्ये जे. जे. थॉमसन यांनी इलेक्ट्रॉनचा शोध लावला, हे अणूच्या रचनेच्या समजुतीत महत्त्वाचे टप्पे होते. असे आढळून आले की पाराच्या स्तंभाच्या सुमारे $0.001 \mathrm{~mm}$ इतका पुरेसा कमी दाब असताना, डिस्चार्ज ट्यूबमधील वायूवर विद्युत क्षेत्र लागू केल्यावर दोन्ही इलेक्ट्रोड्स दरम्यान मोकळीक होत असे. कॅथोडच्या विरुद्ध बाजूस काचेवर एक प्रतिदीप्त (फ्लोरोसेंट) चमक दिसत असे. काचेच्या चमकीचा रंग काचेच्या प्रकारावर अवलंबून असे, सोडा काचेसाठी तो पिवळसर हिरवा असे. या प्रतिदीप्तीचे कारण कॅथोडकडून येत असल्यासारखे दिसणाऱ्या किरणोत्सर्गाला दिले गेले. या कॅथोड किरणांचा शोध १८७० मध्ये विल्यम क्रुक्स यांनी लावला, ज्यांनी नंतर १८७९ मध्ये असे सुचवले की या किरणांमध्ये वेगाने फिरणाऱ्या ऋण प्रभारित कणांचे प्रवाह असतात. ब्रिटिश भौतिकशास्त्रज्ञ जे. जे. थॉमसन (१८५६-१९४०) यांनी या गृहीतकाची पुष्टी केली. डिस्चार्ज ट्यूबवर परस्पर लंब विद्युत आणि चुंबकीय क्षेत्रे लागू करून, जे. जे. थॉमसन हे प्रायोगिकरित्या कॅथोड किरण कणांचा वेग आणि विशिष्ट प्रभार [प्रभार ते वस्तुमान गुणोत्तर $(\mathrm{e} / \mathrm{m})$] निश्चित करणारे पहिले होते. ते प्रकाशाच्या गतीच्या सुमारे ०.१ ते ०.२ पट वेगाने प्रवास करत असल्याचे आढळले $\left(3 \times 10^{8} \mathrm{~m} / \mathrm{s}\right)$. $e / \mathrm{m}$ चे सध्या स्वीकारलेले मूल्य $1.76 \times 10^{11} \mathrm{C} / \mathrm{kg}$ आहे. पुढे, $e / \mathrm{m}$ चे मूल्य कॅथोड (उत्सर्जक) म्हणून वापरल्या जाणाऱ्या सामग्री/धातूच्या स्वरूपावर किंवा डिस्चार्ज ट्यूबमध्ये सोडल्या जाणाऱ्या वायूवर अवलंबून नसल्याचे आढळले. या निरीक्षणावरून कॅथोड किरण कणांच्या सार्वत्रिकतेची सूचना मिळाली.

त्या सुमारासच, १८८७ मध्ये, असे आढळून आले की काही धातू, जेव्हा पराबैजनी किरणांनी प्रारित केल्या जातात, तेव्हा कमी गती असलेले ऋण प्रभारित कण उत्सर्जित करतात. तसेच, काही धातूंना उच्च तापमानापर्यंत तापवल्यावर ऋण प्रभारित कण उत्सर्जित करतात असे आढळले. या कणांचे $e / m$ चे मूल्य कॅथोड किरण कणांसारखेच आहे असे आढळले. या निरीक्षणांवरून असे स्थापित झाले की हे सर्व कण, जरी वेगवेगळ्या परिस्थितीत निर्माण झाले असले तरी, स्वरूपात एकसारखे आहेत. जे. जे. थॉमसन यांनी १८९७ मध्ये या कणांना इलेक्ट्रॉन असे नाव दिले आणि असे सुचवले की ते द्रव्याचे मूलभूत, सार्वत्रिक घटक आहेत. वायूंद्वारे विद्युत वहनावरील त्यांच्या सैद्धांतिक आणि प्रायोगिक संशोधनांद्वारे इलेक्ट्रॉनच्या युगप्रवर्तक शोधासाठी, त्यांना १९०६ मध्ये भौतिकशास्त्रातील नोबेल पारितोषिक देण्यात आले. १९१३ मध्ये, अमेरिकन भौतिकशास्त्रज्ञ आर. ए. मिलिकन (१८६८-१९५३) यांनी इलेक्ट्रॉनवरील प्रभाराच्या अचूक मापनासाठी अग्रगण्य तेल-बिंदू प्रयोग केला. त्यांना असे आढळले की तेल-बिंदूवरील प्रभार नेहमीच एका मूलभूत प्रभाराचा पूर्णांक गुणाकार असतो, $1.602 \times 10^{-19} \mathrm{C}$. मिलिकनच्या प्रयोगाने हे स्थापित केले की विद्युत प्रभार क्वांटीकृत (प्रमाणबद्ध) आहे. प्रभार $(e)$ आणि विशिष्ट प्रभार $(e / m)$ या मूल्यांवरून, इलेक्ट्रॉनचे वस्तुमान $(m)$ निश्चित करता येऊ शकते.

११.२ इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन

आपल्याला माहित आहे की धातूंमध्ये मुक्त इलेक्ट्रॉन (ऋण प्रभारित कण) असतात जे त्यांच्या वाहकतेसाठी जबाबदार असतात. तथापि, मुक्त इलेक्ट्रॉन सामान्यतः धातूच्या पृष्ठभागाबाहेर पडू शकत नाहीत. जर एखादा इलेक्ट्रॉन धातूच्या बाहेर येण्याचा प्रयत्न करतो, तर धातूचा पृष्ठभाग धन प्रभारित होतो आणि इलेक्ट्रॉनला परत धातूकडे ओढतो. अशाप्रकारे मुक्त इलेक्ट्रॉन धातूच्या पृष्ठभागाच्या आत आयनांच्या आकर्षण शक्तींद्वारे धरला जातो. परिणामी, इलेक्ट्रॉन धातूच्या पृष्ठभागावरून तेव्हाच बाहेर येऊ शकतो जेव्हा त्याला आकर्षण ओढण्यावर मात करण्यासाठी पुरेसे ऊर्जा प्राप्त झालेली असते. इलेक्ट्रॉनला धातूच्या पृष्ठभागावरून बाहेर काढण्यासाठी एक विशिष्ट किमान ऊर्जा दिली जाणे आवश्यक असते. धातूच्या पृष्ठभागावरून सुटण्यासाठी इलेक्ट्रॉनला आवश्यक असलेल्या या किमान ऊर्जेला धातूचे कार्यफल (वर्क फंक्शन) म्हणतात. हे सामान्यतः $\phi_{0}$ या चिन्हाने दर्शविले जाते आणि eV (इलेक्ट्रॉन व्होल्ट) मध्ये मोजले जाते. एक इलेक्ट्रॉन व्होल्ट म्हणजे इलेक्ट्रॉनने मिळवलेली ऊर्जा जेव्हा त्यावर १ व्होल्टचा विभवांतर लागू केला जातो, म्हणजेच $1 \mathrm{eV}=1.602 \times 10^{-19} \mathrm{~J}$.

ऊर्जेचे हे एकक सामान्यतः अणु आणि न्यूक्लियर भौतिकशास्त्रात वापरले जाते. कार्यफल $\left(\phi_{0}\right)$ धातूच्या गुणधर्मांवर आणि त्याच्या पृष्ठभागाच्या स्वरूपावर अवलंबून असते.

धातूच्या पृष्ठभागावरून इलेक्ट्रॉन उत्सर्जनासाठी आवश्यक किमान ऊर्जा खालीलपैकी कोणत्याही एका भौतिक प्रक्रियेद्वारे मुक्त इलेक्ट्रॉन्सना पुरवता येते:

(i) तापायनिक उत्सर्जन (थर्मायनिक एमिशन): योग्यरित्या तापवून, मुक्त इलेक्ट्रॉन्सना धातूबाहेर येण्यास सक्षम करण्यासाठी पुरेशी उष्णता ऊर्जा दिली जाऊ शकते.

(ii) क्षेत्र उत्सर्जन (फील्ड एमिशन): धातूवर एक अतिशय प्रबळ विद्युत क्षेत्र ($10^{8} \mathrm{~V} \mathrm{~m}^{-1}$ च्या क्रमाचे) लागू करून, स्पार्क प्लगमध्ये होतात तसे, इलेक्ट्रॉन्सना धातूतून बाहेर ओढता येऊ शकतात.

(iii) प्रकाशविद्युत उत्सर्जन (फोटोइलेक्ट्रिक एमिशन): जेव्हा योग्य वारंवारतेचा प्रकाश धातूच्या पृष्ठभागावर पडतो, तेव्हा इलेक्ट्रॉन्स धातूच्या पृष्ठभागावरून उत्सर्जित होतात. या प्रकाशाने निर्माण झालेल्या इलेक्ट्रॉन्सना प्रकाशविद्युत इलेक्ट्रॉन (फोटोइलेक्ट्रॉन) म्हणतात.

११.३ प्रकाशविद्युत परिणाम

११.३.१ हर्ट्झची निरीक्षणे

प्रकाशविद्युत उत्सर्जनाची घटना १८८७ मध्ये हेन्रिक हर्ट्झ (१८५७-१८९४) यांनी, त्यांच्या इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लहरी प्रयोगांदरम्यान शोधली. स्पार्क मोकळीकीद्वारे इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लहरी निर्मितीवरील त्यांच्या प्रायोगिक संशोधनात, हर्ट्झ यांनी पाहिले की जेव्हा उत्सर्जक प्लेट आर्क दिव्याच्या पराबैजनी प्रकाशाने प्रकाशित केली जाते तेव्हा डिटेक्टर लूपवरील उच्च व्होल्टेज स्पार्क्स वाढतात.

धातूच्या पृष्ठभागावर पडणारा प्रकाश कसा तरी मुक्त, प्रभारित कणांच्या सुटण्यास सुलभ करतो ज्यांना आपण आता इलेक्ट्रॉन म्हणून ओळखतो. जेव्हा प्रकाश धातूच्या पृष्ठभागावर पडतो, तेव्हा पृष्ठभागाजवळील काही इलेक्ट्रॉन्स पृष्ठभागाच्या सामग्रीतील धन आयनांचे आकर्षण जिंकण्यासाठी आपाती किरणोत्सर्गापासून पुरेशी ऊर्जा शोषून घेतात. आपाती प्रकाशापासून पुरेशी ऊर्जा मिळाल्यानंतर, इलेक्ट्रॉन्स धातूच्या पृष्ठभागावरून आसपासच्या जागेत सुटतात.

११.३.२ हॉलवाक्स आणि लेनार्डची निरीक्षणे

विल्हेल्म हॉलवाक्स आणि फिलिप लेनार्ड यांनी १८८६-१९०२ दरम्यान प्रकाशविद्युत उत्सर्जनाच्या घटनेचा तपशीलवार अभ्यास केला.

लेनार्ड (१८६२-१९४७) यांनी पाहिले की जेव्हा दोन इलेक्ट्रोड्स (धातूच्या प्लेट्स) असलेल्या निर्वात केलेल्या काचेच्या नळीच्या उत्सर्जक प्लेटवर पराबैजनी किरणोत्सर्ग पडू दिले जातात, तेव्हा परिपथात प्रवाह वाहतो (आकृती ११.१). ज्याच्याक्षणी पराबैजनी किरणोत्सर्ग थांबवले गेले, त्याच्याक्षणी प्रवाहही थांबला. या निरीक्षणांवरून असे दिसून येते की जेव्हा पराबैजनी किरणोत्सर्ग उत्सर्जक प्लेट $\mathrm{C}$ वर पडतात, तेव्हा त्यातून इलेक्ट्रॉन्स बाहेर फेकले जातात जे विद्युत क्षेत्राद्वारे धन, संग्राहक प्लेट A कडे आकर्षित होतात. इलेक्ट्रॉन्स निर्वात केलेल्या काचेच्या नळीतून वाहतात, यामुळे प्रवाह वाहतो. अशाप्रकारे, उत्सर्जकाच्या पृष्ठभागावर पडणारा प्रकाश बाह्य परिपथात प्रवाह निर्माण करतो. हॉलवाक्स आणि लेनार्ड यांनी हा प्रकाशविद्युत प्रवाह संग्राहक प्लेट विभवासह, आणि आपाती प्रकाशाच्या वारंवारता आणि तीव्रतेसह कसा बदलतो याचा अभ्यास केला.

हॉलवाक्स यांनी १८८८ मध्ये पुढील अभ्यास हाती घेतला आणि ऋण प्रभारित जस्त प्लेट इलेक्ट्रोस्कोपशी जोडली. त्यांनी पाहिले की जेव्हा जस्त प्लेट पराबैजनी प्रकाशाने प्रकाशित केली गेली तेव्हा ती आपला प्रभार गमावते. पुढे, अप्रभारित जस्त प्लेट जेव्हा पराबैजनी प्रकाशाने प्रारित केली गेली तेव्हा ती धन प्रभारित झाली. धन प्रभारित जस्त प्लेटवरील धन प्रभार जेव्हा ती पराबैजनी प्रकाशाने प्रकाशित केली गेली तेव्हा आणखी वाढल्याचे आढळले. या निरीक्षणांवरून त्यांनी असा निष्कर्ष काढला की पराबैजनी प्रकाशाच्या क्रियेखाली जस्त प्लेटमधून ऋण प्रभारित कण उत्सर्जित होतात.

१८९७ मध्ये इलेक्ट्रॉनचा शोध लागल्यानंतर, हे स्पष्ट झाले की आपाती प्रकाशामुळे उत्सर्जक प्लेटमधून इलेक्ट्रॉन्स उत्सर्जित होतात. ऋण प्रभारामुळे, उत्सर्जित इलेक्ट्रॉन्स विद्युत क्षेत्राद्वारे संग्राहक प्लेटकडे ढकलले जातात. हॉलवाक्स आणि लेनार्ड यांनी हेही पाहिले की जेव्हा पराबैजनी प्रकाश उत्सर्जक प्लेटवर पडतो, तेव्हा आपाती प्रकाशाची वारंवारता एका विशिष्ट किमान मूल्यापेक्षा कमी असल्यास इलेक्ट्रॉन्स अजिबात उत्सर्जित होत नाहीत, या किमान मूल्याला उंबरठा वारंवारता (थ्रेशोल्ड फ्रिक्वेन्सी) म्हणतात. ही किमान वारंवारता उत्सर्जक प्लेटच्या सामग्रीच्या स्वरूपावर अवलंबून असते.

असे आढळून आले की जस्त, कॅडमियम, मॅग्नेशियम इत्यादी काही धातू केवळ लहान तरंगलांबी असलेल्या पराबैजनी प्रकाशासाठीच प्रतिसाद देतात, ज्यामुळे पृष्ठभागावरून इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन होते. तथापि, लिथियम, सोडियम, पोटॅशियम, सीझियम आणि रुबिडियम यांसारखे काही अल्कली धातू दृश्यमान प्रकाशासाठीही संवेदनशील असतात. हे सर्व प्रकाशसंवेदी पदार्थ जेव्हा प्रकाशाने प्रकाशित केले जातात तेव्हा इलेक्ट्रॉन्स उत्सर्जित करतात. इलेक्ट्रॉन्सचा शोध लागल्यानंतर, या इलेक्ट्रॉन्सना प्रकाशविद्युत इलेक्ट्रॉन (फोटोइलेक्ट्रॉन) असे संबोधले गेले. या घटनेला प्रकाशविद्युत परिणाम म्हणतात.

११.४ प्रकाशविद्युत परिणामाचा प्रायोगिक अभ्यास

आकृती ११.१ प्रकाशविद्युत परिणामाच्या प्रायोगिक अभ्यासासाठी वापरल्या जाणाऱ्या मांडणीचे आकृतिबंध दर्शवते. यात एक पातळ प्रकाशसंवेदी प्लेट $\mathrm{C}$ आणि दुसरी धातूची प्लेट A असलेली निर्वात केलेली काच/क्वार्ट्ज नळी असते. स्रोत $\mathrm{S}$ कडून येणारा पुरेश्या लहान तरंगलांबीचा एकवर्णी प्रकाश खिडकी $\mathrm{W}$ मधून जाऊन प्रकाशसंवेदी प्लेट $\mathrm{C}$ (उत्सर्जक) वर पडतो. काचेच्या नळीवर एक पारदर्शक क्वार्ट्ज खिडकी बंदिस्त केली जाते, जी पराबैजनी किरणोत्सर्गाला त्यातून जाऊ देते आणि प्रकाशसंवेदी प्लेट $\mathrm{C}$ ला प्रारित करते. प्लेट $\mathrm{C}$ द्वारे इलेक्ट्रॉन्स उत्सर्जित केले जातात आणि बॅटरीद्वारे निर्माण केलेल्या विद्युत क्षेत्राद्वारे प्लेट A (संग्राहक) द्वारे गोळा केले जातात. बॅटरी प्लेट्स $\mathrm{C}$ आणि $\mathrm{A}$ दरम्यानचा विभवांतर राखते, जो बदलता येतो. प्लेट्स $\mathrm{C}$ आणि $\mathrm{A}$ ची ध्रुवता कम्युटेटरद्वारे उलटी केली जाऊ शकते. अशाप्रकारे, प्लेट $\mathrm{A}$ उत्सर्जक C च्या संदर्भात इच्छित धन किंवा ऋण विभवावर ठेवली जाऊ शकते. जेव्हा संग्राहक प्लेट $\mathrm{A}$ उत्सर्जक प्लेट $\mathrm{C}$ पेक्षा धन असते, तेव्हा इलेक्ट्रॉन्स त्याकडे आकर्षित होतात. इलेक्ट्रॉन्सचे उत्सर्जन परिपथात विद्युत प्रवाहाचा प्रवाह निर्माण करते. उत्सर्जक आणि संग्राहक प्लेट्स दरम्यानचा विभवांतर व्होल्टमीटर (V) द्वारे मोजला जातो तर परिपथात वाहणारा परिणामी प्रकाशविद्युत प्रवाह मायक्रोअँमीटर $(\mu \mathrm{A})$ द्वारे मोजला जातो. संग्राहक प्लेट A चा विभव उत्सर्जक प्लेट $\mathrm{C}$ च्या संदर्भात बदलून प्रकाशविद्युत प्रवाह वाढवता किंवा कमी करता येतो. आपाती प्रकाशाची तीव्रता आणि वारंवारता बदलता येते, तसेच उत्सर्जक $\mathrm{C}$ आणि संग्राहक $\mathrm{A}$ दरम्यानचा विभवांतर $V$ बदलता येतो.

आकृती ११.१ प्रकाशविद्युत परिणामाच्या अभ्यासासाठी प्रायोगिक मांडणी.

आपण आकृती ११.१ ची प्रायोगिक मांडणी प्रकाशविद्युत प्रवाहाची (a) किरणोत्सर्गाच्या तीव्रतेसह, (b) आपाती किरणोत्सर्गाच्या वारंवारतेसह, (c) प्लेट्स $\mathrm{A}$ आणि $\mathrm{C}$ दरम्यानच्या विभवांतरासह, आणि (d) प्लेट C च्या सामग्रीच्या स्वरूपासह भिन्नता अभ्यासण्यासाठी वापरू शकतो. उत्सर्जक $\mathrm{C}$ वर पडणाऱ्या प्रकाशाच्या मार्गात योग्य रंगीत फिल्टर किंवा रंगीत काच ठेवून वेगवेगळ्या वारंवारतेचा प्रकाश वापरता येतो. प्रकाश स्रोताचे उत्सर्जकापासूनचे अंतर बदलून प्रकाशाची तीव्रता बदलली जाते.

११.४.१ प्रकाशविद्युत प्रवाहावर प्रकाशाच्या तीव्रतेचा परिणाम

संग्राहक A उत्सर्जक $\mathrm{C}$ च्या संदर्भात धन विभवावर ठेवला जातो जेणेकरून $\mathrm{C}$ मधून बाहेर फेकले गेलेले इलेक्ट्रॉन्स संग्राहक A कडे आकर्षित होतील. आपाती किरणोत्सर्गाची वारंवारता आणि विभव स्थिर ठेवून, प्रकाशाची तीव्रता बदलली जाते आणि प्रत्येक वेळी परिणामी प्रकाशविद्युत प्रवाह मोजला जातो. असे आढळून येते की प्रकाशविद्युत प्रवाह आपाती प्रकाशाच्या तीव्रतेसह रेषीयरित्या वाढतो जसे आकृती ११.२ मध्ये आलेखीयरित्या दाखवले आहे. प्रकाशविद्युत प्रवाह प्रति सेकंद उत्सर्जित होणाऱ्या प्रकाशविद्युत इलेक्ट्रॉन्सच्या संख्येच्या थेट प्रमाणात असतो. याचा अर्थ प्रति सेकंद उत्सर्जित होणाऱ्या प्रकाशविद्युत इलेक्ट्रॉन्सची संख्या आपाती किरणोत्सर्गाच्या तीव्रतेच्या थेट प्रमाणात असते.

आकृती ११.२ प्रकाशविद्युत प्रवाहाची प्रकाशाच्या तीव्रतेसह भिन्नता.

११.४.२ प्रकाशविद्युत प्रवाहावर विभवाचा परिणाम

आपण प्रथम प्लेट A ला प्लेट $\mathrm{C}$ च्या संदर्भात काही धन विभवावर ठेवतो आणि प्लेट $\mathrm{C}$ ला निश्चित वारंवारता $v$ आणि निश्चित तीव्रता $I_{1}$ असलेल्या प्रकाशाने प्रकाशित करतो. आपण पुढे प्लेट A चा धन विभव हळूहळू बदलतो आणि प्रत्येक वेळी परिणामी प्रकाशविद्युत प्रवाह मोजतो. असे आढळून येते की प्रकाशविद्युत प्रवाह धन (त्वरक) विभव वाढल्यास वाढतो. एका टप्प्यावर, प्लेट A च्या एका विशिष्ट धन विभवासाठी, सर्व उत्सर्जित इलेक्ट्रॉन्स प्लेट $\mathrm{A}$ द्वारे गोळा केले जातात आणि प्रकाशविद्युत प्रवाह कमाल होतो किंवा संतृप्त होतो. जर आपण प्लेट A चा त्वरक विभव आणखी वाढवला तर प्रकाशविद्युत प्रवाह वाढत नाही. प्रकाशविद्युत प्रवाहाच्या या कमाल मूल्याला संतृप्ति प्रवाह (सॅच्युरेशन करंट) म्हणतात. संतृप्ति प्रवाह अशा प्रकरणाशी संबंधित असतो जेव्हा उत्सर्जक प्लेट $\mathrm{C}$ द्वारे उत्सर्जित केलेले सर्व प्रकाशविद्युत इलेक्ट्रॉन्स संग्राहक प्लेट $\mathrm{A}$ वर पोहोचतात.

आकृती ११.३ आपाती किरणोत्सर्गाच्या वेगवेगळ्या तीव्रतेसाठी संग्राहक प्लेट विभवासह प्रकाशविद्युत प्रवाहाची भिन्नता.

आता आपण प्लेट $A$ वर प्लेट $\mathrm{C}$ च्या संदर्भात ऋण (मंदक) विभव लागू करतो आणि तो हळूहळू वाढत्या प्रमाणात ऋण करतो. जेव्हा ध्रुवता उलटी केली जाते, तेव्हा इलेक्ट्रॉन्सना प्रतिकर्षण दिले जाते आणि केवळ पुरेशी ऊर्जा असलेले इलेक्ट्रॉन्स संग्राहक $\mathrm{A}$ वर पोहोचू शकतात. प्रकाशविद्युत प्रवाह पटकन कमी होतो आणि प्लेट A वरील ऋण विभव $V_{0}$ च्या एका स्पष्टपणे परिभाषित, गंभीर मूल्यावर शून्यावर येतो. आपाती किरणोत्सर्गाच्या एका विशिष्ट वारंवारतेसाठी, प्लेट A ला दिलेला किमान ऋण (मंदक) विभव $V_{O}$ ज्यासाठी प्रकाशविद्युत प्रवाह थांबतो किंवा शून्य होतो त्याला कट-ऑफ किंवा अवरोधक विभव (स्टॉपिंग पोटेन्शिअल) म्हणतात.

प्रकाशविद्युत इलेक्ट्रॉन्सच्या दृष्टीने या निरीक्षणाचा अर्थ सरळ आहे. धातूतून उत्सर्जित होणाऱ्या सर्व प्रकाशविद्युत इलेक्ट्रॉन्सची ऊर्जा सारखी नसते. जेव्हा अवरोधक विभव कमाल गतिज ऊर्जा $\left(K_{\max }\right)$ असलेल्या सर्वात ऊर्जावान प्रकाशविद्युत इलेक्ट्रॉन्सनाही परत ढकलण्यासाठी पुरेसा असतो, तेव्हा प्रकाशविद्युत प्रवाह शून्य असतो, म्हणजेच

$$ \begin{equation*} K_{\max }=e V_{0} \tag{11.1} \end{equation*} $$

आता आपण हा प्रयोग समान वारंवारता पण उच्च तीव्रता $I_{2}$ आणि $I_{3}\left(I_{3}>I_{2}>I_{1}\right)$ असलेल्या आपाती किरणो