Фотоелектричен ефект

Фотоелектричен ефект (фотоелектронна емисия) е физично явление, което се състои в отделянето на електрони от повърхността на дадено вещество при облъчването му със светлина. Фотоефектът е открит от Хайнрих Херц през 1887 г.^[1], а законът, с който се обяснява (на основата на хипотезата на Макс Планк), е изведен от Алберт Айнщайн през 1905 г., за което получава Нобелова награда за физика през 1921 г.

1. Скоростта и кинетичната енергия на отделените електрони зависи от честотата на падащата светлина. За всяка повърхност съществува минимална честота на падащата светлина, наречена червена граница на фотоефекта, при която се наблюдава емисия на електрони.
2. Скоростта и кинетичната енергия на фотоелектроните не зависят от интензивността на лъчението.
3. Броят на фотоелектроните, фототокът, зависи право пропорционално от интензивността на падащата светлина.

Схематична диаграма на фотоелектричния ефект

Уравнението на Айнщайн се дава с:

${\displaystyle hf=\phi +E_{k_{max}}\,}$

където

• h е константата на Планк,
• f е честотата на падащия фотон,
• ${\displaystyle \phi =hf_{0}\ }$ е работата или минималната енергия, необходима да избие електрон от повърхността на метала,
• ${\displaystyle E_{k_{max}}={\frac {1}{2}}mv_{m}^{2}}$ е максималната кинетична енергия на избитите електрони,
• f₀ е червената граница
• m е масата на избития електрон,
• ${\displaystyle v_{m}}$ е неговата скорост.

Серия статии на тема Квантова механика

${\displaystyle {\hat {H}}|\psi \rangle =i\hbar {\frac {d}{dt}}|\psi \rangle }$  ${\displaystyle \Delta x\Delta p\geq {\frac {\hbar }{2}}}$ Основни понятия Вълнова функция ⋅ Квантово състояние ⋅ Квантово заплитане ⋅ Съотношение на неопределеност на Хайзенберг ⋅ Корпускулярно-вълнов дуализъм ⋅ Принцип на Паули ⋅ Принцип на съответствието ⋅ Константа на Планк ⋅ Квант ⋅ Тунелен преход ⋅ Квантова суперпозиция Теории Уравнение на Шрьодингер ⋅ Квантова електродинамика ⋅ Квантова теория на полето ⋅ Диаграми на Файнман Експерименти Котка на Шрьодингер ⋅ Парадокс на Айнщайн – Подолски – Розен ⋅ Квантова телепортация ⋅ Фотоелектричен ефект Статистики Статистика на Максуел-Болцман ⋅ Статистика на Ферми-Дирак ⋅ Статистика на Бозе-Айнщайн Физици Макс Планк · Луи дьо Бройл · Ервин Шрьодингер · Вернер Хайзенберг · Нилс Бор · Волфганг Паули · Макс Борн · Пол Дирак · Джон фон Нойман · Алберт Айнщайн · Дейвид Бом · Ричард Файнман · Хю Еверет · Юджин Уигнър

Според квантовата теория светлината се излъчва, поглъща и разпространява на порции – кванти. Според тази теория светлината взаимодейства с веществото като частица, наречена фотон. Вероятността да бъдат погълнати едновременно два или повече фотона е много малка при обикновените светлинни интензивности, но с откриването на лазерите това става възможно.

Фотоефектът бива външен и вътрешен. При външния фотоефект избитите електрони напускат повърхността на облъченото вещество, докато при вътрешния фотоефект те остават в обема му и повишават неговата проводимост.