Fotoefekt

Iz MaFiRaWiki

(Preusmerjeno iz Fotoelektrični pojav)
Ta članek ali del članka je v delu. Veseli bomo, če ga boste dopolnili in popravili.

Kaj pomeni to opozorilo?

Fotoelektrični pojav ali fotoefekt je pojav, pri katerem svetloba (elektromagnetno valovanje) izbije elektrone s kovinske površine, na katero sveti. Izbite elektrone imenujemo fotoelektroni.

Za fotoefekt je potrebna dovolj velika frekvenca oz. dovolj kratka valovna dolžina svetlobe.

Ta pojav je prvi opazil Heinrich Hertz leta 1887 pri poskusu s fotocelico, razložil pa ga je Albert Einstein leta 1905.


Pri klasični predstavi svetlobe kot valovanja bi morala biti maksimalna kinetična energija fotoelektronov Kmax sorazmerna z gostoto svetlobnega toka. Poleg tega bi morala povzročiti fotoefekt svetloba s kakršnokoli frekvenco.

Izkaže se, da je maksimalna kinetična energija popolnoma neodvisna od gostote svetlobnega toka, fotoefekt povzroče le svetloba s frekvenco večjo od mejne frekvence νm.

Einstein je predpostavil, da svetlobna energija ne priteka enakomerno, temveč prihaja periodično v obrokih imenovanih fotoni. Energija fotona je enaka:

E = h\,\nu = \frac{h\,c}{\lambda},

kjer je E energija fotona, ν frekvenca svetlobe, c svetlobna hitrost, λ valovna dolžina in h Planckova konstanta.

Elektron je izbit iz kovine ob interakciji s fotonom, kjer se foton izniči, elektron pa absorbira vso njegovo energijo. Pri tem mora foton prinesti dovolj energije, sicer elektron le preide v višje stanje. Maksimalna kinetična energija fotoelektrona je enaka:

K_{max} = h\,\nu - \phi,

kjer je K energija, φ pa izstopno delo.

Maksimalno kinetično energijo imajo ob izhodu iz kovine najšibkeje vezani elektroni. Pri večji gostoti svetlobnega toka je izbitih več elektronov, Kmax pa se ne spremeni.

Fotoni z energijo enako φ predstavljajo svetlobo z mejno frekvenco νm oz. mejno valovno dolžino λm:

\phi = h\,\nu _m = \frac{h\,c}{\lambda _m}.

Tako svetloba s frekvenco manjšo od νm oz. valovno dolžino daljšo od λm ne povzroča fotoefekta.

Glej tudi

Osebna orodja