Foto-elektrisch effect

Algemeen is het foto-elektrisch effect het verschijnsel waarbij elektronen, die niet zo sterk gebonden zijn aan een atoom, loskomen nadat ze voldoende energie opnamen van een invallende lichtgolf.

Wanneer twee geleidende platen via een gelijkspanningsbron verbonden zijn zal een van de twee een positieve lading krijgen en de andere een negatieve lading. Wanneer licht op de negatieve plaat valt worden er elektronen geëmiteerd, daardoor gaat er een stroom in het circuit lopen. Dit is het foto-elektrisch effect. Dit gebeurt echter niet als het opvallende licht een te lage frequentie heeft, ook al is de lichtsterkte nog zo groot. Dit effect is niet te verklaren met de klassieke elektrodynamica die stelt dat licht is opgebouwd uit golven en heeft aan de wieg gestaan van het besef van dualiteit van golven en deeltjes.

Fotoelektrisch-effect.gif

Albert Einstein werkte het idee van Max Planck dat licht is opgebouwd uit deeltjes verder uit en paste dit toe op het foto-elektrisch effect:

Om een elektron vrij te maken is een bepaalde energie (W) nodig
Licht is opgebouwd uit licht kwanta ofwel fotonen.
Fotonen kunnen niet "samenwerken" om een elektron vrij te maken
De energie van een foton is rechtevenredig met de frequentie van het licht

Hieruit volgt direct dat elektronen alleen kunnen worden vrijgemaakt wanneer de frequentie van het opvallende licht groot genoeg is.

In formulevorm:

$E_{k}=hf-W$

Waarbij:

$E_{k}$ de kinetische energie van het onstnappende deeltje
h de Planck-constante
f de frequentie van het licht
hf de energie van een foton
W de energie die nodig is om het elektron vrij te maken

Voor dit werk won Einstein de Nobelprijs natuurkunde

Elektriciteit | Kwantumfysica

Gourt Home::Gourt :: Foto-elektrisch effect