Рис. 153. Падение на границу двух сред света с продольной и поперечной относительно плоскости падения поляризацией.
Осталось объяснить зависимость селективного фотоэффекта — от поляризации излучения. Так, при падении луча перпендикулярно границе металла, селективный фотоэффект отсутствует. Зато, при косом, скользящем падении луча, эффект — максимален. Если селективный эффект вызван компонентой излучения, проникающей в глубь металла, то объяснение — очевидно. Из оптики [74] известно, что излучение разной поляризации по-разному проникает в преломляющую среду (Рис. 153). Лучше всего проходит излучение с вектором поляризации, лежащим в плоскости падения (параллельная поляризация E║), то есть, — как раз излучение с составляющей электрического поля, нормальной к границе среды. А излучение с вектором поляризации, перпендикулярным плоскости падения (перпендикулярная поляризация E┴), — не имеет нормальной к границе составляющей поля и проникает в среду заметно слабее, эффективно отражаясь.
Рис. 154. Зависимость коэффициента отражения R от угла падения φ для двух типов поляризации [74].
При угле падения, равном углу Брюстера, излучение с продольной поляризацией полностью проходит в среду (Рис. 154). Различие проницаемости среды для света выражено тем ярче, чем выше показатель преломления среды n. Для ультрафиолетовых лучей металл можно условно считать прозрачной средой, но — с большим и, при том, комплексным n (строго это делают в металлооптике [136]). Отсюда — высокая отражательная способность металлов (коэффициент отражения R растёт с ростом n) и отсюда же ясно, почему свет с вектором поляризации E┴ почти не проникает в толщу металла и не даёт селективного фотоэффекта, будучи почти полностью отражён из-за R┴, близкого к единице. Зато, как видно из графика (Рис. 154), свет с продольной поляризацией E║, имея низкий коэффициент отражения R║, хорошо проникает в металл и создаёт фототок тем эффективней, чем больше угол падения φ и нормальная к поверхности металла компонента поля E в падающей электромагнитной волне. Если n велико, то угол Брюстера, при котором всё излучение E║ проходит в металл, близок к 90°. Соответственно, и фототок должен расти с увеличением угла падения вплоть до угла Брюстера. Именно такая зависимость фототока от угла падения и наблюдалась в опытах: фототок монотонно нарастает, по мере увеличения угла φ от 0 до 90º [134].
Отметим, что ключ к пониманию селективного и простого фотоэффекта, на основе волновой теории, был предложен ещё П. Друде, который развил классическую теорию проводимости металла, на основе модели электронного газа (§ 4.17). Именно Друде открыл, что свет, отражённый металлом, поляризуется, словно при отражении диэлектриком, что доказывает преимущественное пропускание и поглощение металлом света одной поляризации [136]. Однако, Друде вскоре после разработки этих теорий трагически умер в 1906 г. в возрасте 42-х лет, как считают, — в результате самоубийства [161]. Это не только позволило спокойно расправиться с его классическими теориями металлооптики и проводимости, но и открыло дорогу теории относительности и квантовой теории на страницы редактируемого им журнала "Анналы физики", — одного из ведущих в то время.