Fenomenul
Efectul fotoelectric extern e emisia de electroni de către un metal iluminat cu radiație electromagnetică.
Fizica clasică nu a putut explica ce se observă experimental, iar asta a dus la ipoteza cuantelor.
Legile efectului fotoelectric extern
- Intensitatea curentului fotoelectric de saturație e direct proporțională cu fluxul luminos (cu intensitatea luminii).
- Energia cinetică maximă a fotoelectronilor nu depinde de intensitatea luminii, ci doar de frecvența radiației.
- Efectul se produce doar dacă frecvența depășește o valoare de prag, , numită frecvență de prag, specifică fiecărui metal.
- Efectul se produce practic instantaneu, în cel mult s.
Legile 2 și 3 contrazic frontal fizica clasică, după care o lumină oricât de slabă ar trebui să smulgă electroni dacă e lăsată destul timp.
Ipoteza lui Planck
Energia nu se emite și nu se absoarbe continuu, ci în porții discrete, numite cuante:
unde J·s este constanta lui Planck.
Ipoteza lui Einstein
Einstein a mers mai departe: lumina nu doar se emite, ci și se propagă și se absoarbe în cuante, numite fotoni. Un foton e absorbit de un singur electron, în întregime sau deloc.
Ecuația lui Einstein
- : energia fotonului absorbit;
- : lucrul mecanic de extracție, energia minimă necesară pentru a scoate electronul din metal;
- : energia cinetică maximă a electronului emis.
Frecvența de prag se obține când toată energia se consumă pe extracție:
Cum explică ecuația cele patru legi
| Lege | Explicație |
|---|---|
| 1 | mai multă lumină = mai mulți fotoni = mai mulți electroni smulși |
| 2 | energia unui electron vine de la un singur foton, deci depinde de ν, nu de câți fotoni sunt |
| 3 | dacă , fotonul nu are destulă energie, oricâți ar fi |
| 4 | absorbția e un act individual, nu o acumulare treptată |
Greșeli frecvente
- Se crede că lumina mai intensă dă electroni mai rapizi. Dă mai mulți, nu mai rapizi.
- Se confundă lucrul de extracție cu energia cinetică.
- Se uită că sub frecvența de prag efectul nu se produce deloc, indiferent cât aștepți.