Valosähköinen ilmiö tarkoittaa sähkömagneettisen säteilyn (valo) kykyä irrottaa elektroneja pinnoista. Ilmiö havaitaan useimmin metalleilla. Säteilyn energian täytyy olla tarpeeksi suuri, että se voisi irrottaa elektronin. Jotta elektroni irtoaisi, tarvitaan tietty määrä energiaa, tämä energia on irrotustyö $W$, joka on erilainen kullekin metallille. Jotta elektroni irtoaisi, täytyy fotonilla olla siis energia $E\; =\; \backslash frac\{hc\}\{\backslash lambda\}\; =\; W$, missä $h$ on Planckin vakio, $c$ on valon nopeus tyhjiössä ja $\backslash lambda$ on saapuvan valon aallonpituus. Näemme että valon aallonpituuden täytyy olla tarpeeksi lyhyt. Valosähköinen ilmiö on tärkeä osoitus valon hiukkasluonteesta.

Albert Einstein sai vuonna 1921 fysiikan Nobel-palkinnon ilmiön selittämisestä. Klassiselle teorialle valosähköinen ilmiö oli ongelma, sillä sen mukaan minkä tahansa säteilyn olisi pitänyt irrottaa elektroneja aallonpituudesta riippumatta, kunhan energiaa vain syötetään riittävän kauan. Liian pienitaajuuksinen säteily ei saa kuitenkaan elektronia irtoamaan, olipa valon intensiteetti eli voimakkuus miten suuri tahansa. Samoin havaitaan, että irronneet elektronit eivät voi saada mielivaltaisen suuria energian arvoja, vaan maksimienergia riippuu samoin valon taajuudesta. Einstein sovelsi selityksessään Max Planckin kehittämää kvanttiteoriaa ja keksi säteilyn absorboituvan kvantteina. Energia välittyy yhden kvantin kokoisina annoksina yksittäiseltä fotonilta yksittäiselle elektronille. Elektroni ei siis voi kerätä irtoamiseen tarvitsemaansa energiaa useilta fotoneilta, vaan sen on saatava se yhtenä pakettina. Voidaan ajatella, että fotonit antavat elektroneille tietynsuuruisia iskuja: jos elektroni ei irtoa yhdellä iskulla, se ei irtoa lainkaan vaikka sitä kuinka pommitettaisiin.

Einsteinin matemaattinen muotoilu ilmiölle on vuodelta 1905, jolloin hän julkaisussaan On a Heuristic Viewpoint Concerning the Production and Transformation of Light esitti kuinka kvantteja voitaisiin soveltaa valosähköisen ilmiön ratkaisuun. Valokvanttien idea oli ristiriidassa James Maxwellin sähkömagneettista säteilyä kuvaavien yhtälöiden kanssa, ja sen kanssa että energia oletettiin jatkuvasti jakautuneeksi. Vielä sen jälkeen kun kokeet näyttivät Einsteinin teoriat tarkoiksi, ajatusta fotoneista ei yleisesti hyväksytty. Einsteinin kaava ennusti irrotettujen elektronien energian kasvavan lineaarisesti säteilyn taajuuden funktiona. Robert Andrews näytti tämän todeksi 1915.

Kvanttimekaniikka | Sähkömagnetismi

Efek fotolistrik | Efecte fotoelèctric | Fotoelektrický jev | Fotoelektrisk effekt | Photoelektrischer Effekt | Fotoefekt | Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο | Photoelectric effect | Efecto fotoeléctrico | Effet photoélectrique | Efecto fotoeléctrico | 광전 효과 | Effetto fotoelettrico | האפקט הפוטואלקטרי | Fotoefektas | Fényelektromos jelenség | प्रकाशीय विद्युत परिणाम | Foto-elektrisch effect | 光電効果 | Fotoelektrisk effekt | Efekt fotoelektryczny | Efeito fotoeléctrico | Efectul fotoelectric | Фотоэффект | Fotoelektrický jav | Fotoelektrični pojav | Фотоелектрични ефекат | Fotoelektrisk effekt | Fotoelektrik etki | 光电效应