fotoelektrisk effekt

Fotoelektrisk effekt, lyselektrisk effekt, hallwachseffekt eller fotoemisjon, utsendelse av elektroner fra et stoff som blir bestrålt med lys.

Wilhelm Hallwachs (1859– 1922) oppdaget i 1887 at når lys faller på et metall som er negativt elektrisk ladet, så utlades det i mange tilfeller, mens dette ikke skjer når metallet er positivt ladet.

Philipp Lenard påviste at det er elektroner som sendes ut, og Johann Elster og Hans Geitel (1855–1923) fant den fotoelektriske grunnlov: 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, i det arbeid han senere fikk Nobelprisen for, at effekten kunne forklares om man istedenfor å se på lyset som en kontinuerlig bølge, 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. For å frigjøre et elektron fra et metall trenges en energi E_o som er karakteristisk for vedkommende metall, og bare når lysets frekvens er så stor at E blir større enn E_o, kan lyset forårsake fotoemisjon. Dersom frekvensen til lyset er mindre enn den nødvendige karakteristiske frekvens, finner ikke fotoemisjon sted uansett hvor høy intensitet lysstrålen har. Fotoelektrisk effekt er siden regnet som et avgjørende bevis for at lyset har partikkelnatur.

Den nevnte form for fotoelektrisk effekt, hvor et elektron emitteres ut av et materiale til vakuum (luft), kalles iblant den ytre fotoelektriske effekt (se bilde) til forskjell fra den indre fotoelektriske effekt. Sistnevnte består i at det eksiterte elektronet forblir i materialet, hvilket i sin tur kan skape en elektrisk strøm.

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.