Photoelectric_effect.png

Den fotoelektriske effekt går ut på at når lys treffer et metall, kan metallet sende ut elektroner. Dette skjer fordi fotoner i lyset "slår ut" elektronene. Energien til fotonene må riktignok ha en viss størrelse: For at lys skal kunne slå løs elektroner i et metall, må lysfrekvensen være minst like høy som grensefrekvensen for metallet. Hvis lys med lavere frekvens treffer metallet, vil det ikke bli slått løs elektroner selv om vi øker lysintensiteten (dvs. strålingstettheten eller antall fotoner pr. tidsenhet).

Grunnen til dette er at når et foton treffer et elektron, gir det hele sin energi til det ene elektronet, og dette elektronet får bare energi fra det ene fotonet – og denne energien må være større enn elektronets bindingsenergi for å kunne løsrives fra metallet. Når lysfrekvensen er f vil fotonet ha energien E=hf, der h er Plancks konstant. Fotonet må utføre et arbeid W på elektronet for å løsrive det, og hvis fotonenergien E er større enn løsrivningsarbeidet W, vil elektronet bli frigjort. Energien som eventuelt er til overs blir overført som kinetisk energi til elektronet, og vil bestemme hvilken fart elektronet får. Siden bare ett foton kan gi energi til ett elektron i et slikt støt, har lysintensiteten ikke noe å si for om den fotoelektriske effekt oppstår; bare frekvensen er avgjørende, da energien pr. foton kun er avhengig av frekvensen. Intensiteten har noe å si for hvor mange elektroner som blir frigjort i løpet av en tid; høyere intensitet betyr flere fotoner, som medfører flere sammenstøt med elektroner, som fører til flere vellykkede løsrivninger (se under).

Løsrivningen som et støt: Når et foton treffer et elektron vil den ikke automatisk overføre all energien sin; vi må regne på det som et støt mellom to partikler. Dette betyr at selv om et foton har frekvens over grensefrekvensen til metallet og dermed også energi "nok", vil det ikke nødvendigvis si at fotonet får slått løs elektronet: Blir det et svært skjevt støt vil ikke all energien bli overført. Dette vil si at grensefrekvensen og løsrivningsarbeidet til et metall er den/det minste frekvensen/arbeidet som skal til for å slå løs et elektron. Med disse minimumsverdiene menes det at det er disse verdiene som skal til for å slå ut elektronet når støtet er optimalt med tanke på vinkel og fart i forhold til partiklene, og at det da gjelder de(t) elektrone(ne) som er enklest å slå ut, det vil si de som ligger langt utenfor kjernen.

Et slikt støt kalles et Compton-støt.

Den fotoelektriske effekt ble forklart av Albert Einstein i 1905, da han publiserte sin avhandling om fenomenet. Dette arbeidet anses i ettertid ikke for hans største – relativitetsteorien rager høyere blant de fleste – men var mer «fordøyelig» for datidens vitenskapelige miljø, og var grunnlaget for tildelingen av Nobelprisen i fysikk til Einstein i 1921.

Fysikk | Kvantemekanikk | Teoretisk fysikk | Elektrisitet

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