Fotoelektrisk effekt

Fra Wikipedia, den frie encyklopædi
Gå til: navigation, søg
Principtegning af påvisning og måling af den fotoelektriske effekt. "Luz" er lys (fotoner!) som belyser den ene af elektroderne i det gastomme glasbeholder. Den belyste elektrode vil have en sky af elektroner om sig, hvis fotonerne kan løsrive dem fra elektrodeoverfladen. Via et svagt påtrykt elektrisk felt (den variable spændingskilde) mellem de to elektroder, kan mængden af frigjorte elektroner per tidsenhed – elektrisk strøm – måles via amperemeteret (A).

Den fotoelektriske effekt er det fænomen, at elektroner udsendes fra en overflade (normalt af metal) når overfladen udsættes for og absorberer kvanter af elektromagnetisk stråling med en vis fotonenergi som regel mål i elektronvolt (eV) (fotoner) som f.eks. ultraviolet lys eller synligt lys fotoner, hvis energi overskrider en vis energikvantetærskel, løsrivelsesarbejde. Denne tærskel er en materialekonstant; en størrelse der afhænger af hvilket stof overfladen er lavet af. Alkalimetaller behøver minimum synligt lys fotoner; minimum UVA-UVC for almindelige metaler – og minimum UVD for ikke-metaller.

Det at alkalimetaller behøver den mindste fotonenergi for at få løsrevet elektroner, er netop årsagen til at elektronrørs orangeglødende og lysstofrørs katoder har en overflade af alkalimetal.

Ingen elektroner bliver udsendt med belysning af stråling, som består af fotoner under denne energikvantetærskel, da elektronerne så ikke kan få nok energi til at bryde med overfladens atombindinger. Elektronerne, som bliver udsendt, bliver i mange lærebøger benævnt 'fotoelektroner'. Når en del af fotonenergien er "forbrugt" på at frigøre elektronen, vil den tiloversblevne energi blive omsat til bevægelsesenergi hos elektronen: Jo mere fotonens kvanteenergi overskrider tærsklen, desto større fart vil elektronen have på sin vej væk fra overfladen.

Lys som partikler[redigér | redigér wikikode]

Omkring 1900-tallets begyndelse opdagede man at metallers overflade kunne udsende elektroner når de blev bestrålet med lys. Elektroner optager energi fra lyset og får energi nok til at bevæge sig væk fra overfladen. Det sker hvis metallet bliver belyst med lys med stor frekvens. Det kaldes fotoelektriske effekt (kommer af ordet foton). Lys kan opfattes som små bølgepakker. En bølgepakke kaldes en foton. Den foton opfattes som en partikel. Det at det er en partikel med en bølgelængde er lidt specielt, det er ikke normalt.

Når et stof udsender eller optager lys sker det i form af fotoner. En fotons energi afhænger af udelukkende lysets frekvens. Jo større frekvens for lyset jo mere energi indeholder fotonen. Derfor er det kun er lilla som kan komme helt små sprækker, altså fordi lilla har den største frekvens og dermed den største energi.

Beregning af fotonernes energi (Plancks formel)[redigér | redigér wikikode]

E=h*f E= energi (i elektronvolt (eV)) f= frekvens (Hz) h= Plancks konstant = 4,13*10-15 eV*s

Albert Einstein fik Nobelprisen for forklaringen af den fotoelektriske effekt.

Se også[redigér | redigér wikikode]

Commons-logo.svg
Wikimedia Commons har medier relateret til: