Fotoelektrisk effekt er det at det sendes ut elektroner fra et stoff som blir bestrålt med lys.
Den fotoelektriske effekten består av lys som eksiterer elektroner fra overflaten til et materiale. Effekten kan forstås kvantemekanisk som en spredningsprosess mellom et foton og et elektron.
Illustrasjon av fotoelektrisk effekt. av Jacob Linder. CC BY SA 3.0
Historikk og beskrivelse
Wilhelm Hallwachs (1859–1922) oppdaget i 1887 at når lys faller på et metall med negativt elektrisk ladning, så utlades det i mange tilfeller, mens dette ikke skjer når metallet har positiv ladning.
Philipp Lenard påviste at det er elektroner som sendes ut, og Johann Elster og Hans Geitel (1855–1923) fant den fotoelektriske grunnloven: frekvensen til lyset må være større enn en karakteristisk verdi for hvert metall for at lyset skal gi fotoelektrisk effekt.
Albert Einstein viste i 1905 at effekten kunne forklares om man istedenfor å se på lyset som en kontinuerlig bølge og antok at det bestod av små lyskvanter kalt fotoner. Til en bestemt bølgelengde svarer et foton med energi E = hv, hvor h er Plancks konstant og v er lysets frekvens. Einstein fikk senere Nobelprisen i fysikk for dette arbeidet.
Avhengighet av lysets frekvens
For å frigjøre et elektron fra et metall, trenges en energi Eo som er karakteristisk for dette metallet. Det er bare når frekvensen til lyset er så stor at E blir større enn Eo at lyset kan forårsake fotoemisjon.
Dersom frekvensen til lyset er mindre enn den nødvendige karakteristiske frekvensen, skjer det ingen fotoemisjon, uansett hvor høy intensitet lysstrålen har.
Fotoelektrisk effekt er siden regnet som et avgjørende bevis for at lyset har partikkelnatur.
Ytre og indre fotoelektrisk effekt
Den formen for fotoelektrisk effekt som er beskrevet her, hvor et elektron emitteres ut av et materiale til vakuum (luft), kalles iblant den ytre fotoelektriske effekt (se bilde).
Til forskjell fra dette finnes også den indre fotoelektriske effekt. Denne består i at det eksiterte elektronet forblir i materialet, noe som i sin tur kan skape en elektrisk strøm.
Anvendelser
Fotoelektrisk effekt utnyttes i fotokatoden, som anvendes i fotoceller og fotomultiplikatorrør. For å få størst mulig effektivitet, lages fotokatoden med belegg av spesielle lysfølsomme stoffer, for eksempel en blanding av cesiumoksid og sølv, cesiumantimonid og forskjellige andre cesium- og vismutforbindelser.
Kommentarer
Har du spørsmål om eller kommentarer til artikkelen?
Kommentaren din vil bli publisert under artikkelen, og fagansvarlig eller redaktør vil svare når de har mulighet.
Du må være logget inn for å kommentere.