Co je to fotoelektrický efekt?

Když je hmota zasažena elektromagnetickými vlnami s relativně krátkými vlnovými délkami, jako je ultrafialové světlo nebo viditelné světlo, mohou jeho atomy emitovat elektrony. Tento proces je známý jako fotoelektrický efekt nebo, méně obyčejně, Hertzův efekt , a dochází k němu proto, že elektromagnetické vlny mají energii, která je schopna uvolnit elektrony v atomu. Pozorování fotoelektrického jevu pomohlo objasnit některé otázky týkající se povahy světla a povahy atomů. Světlo bylo objeveno, může působit jak jako vlna, tak jako částice; světlo cestuje vlnovým pohybem, ale může fyzicky ovlivnit povrchy a dokonce způsobit mechanickou změnu uvolněním elektronů z atomů.

Fotoelektrický efekt se obvykle pozoruje, když na kovové povrchy svítí světlo. Paprsek světla, který svítí na kovovém povrchu, se označuje jako fotokatoda a elektrony, které vyhodí z atomu, se nazývají fotoelektrony . Svítící světlo na vodivém kovovém povrchu může ve skutečnosti způsobit, že se vytvoří elektrický proud, nazývaný fotoproud . Materiál citlivý na světlo, jako jsou kovy, které mohou přenášet elektrický proud kvůli světlu, se označuje jako fotocitlivé látky .

Počet elektronů vypuštěných v důsledku fotoelektrického jevů úzce souvisí s frekvencí a intenzitou světla, které zářilo na kovovém povrchu. Nízkofrekvenční světlo, které má dlouhou vlnovou délku, má tendenci uvolňovat několik, pokud vůbec, elektronů z kovového povrchu. To platí, pokud má světlo vysokou intenzitu nebo nízkou intenzitu. Při vysoké frekvenci však světlo inklinuje k uvolnění mnohem více elektronů, zejména pokud je světlo zvlášť intenzivní. To v podstatě znamená, že při jakékoli intenzitě červené světlo uvolní velmi málo elektronů, ale modré světlo vypustí mnoho.

Pozorování fotoelektrického jevu představovalo silný důkaz kvantové povahy světla, který dříve neměl velkou podporu. Podporoval také teorii světla o dualitě vlnových částic v době, kdy většina vědců věřila, že se světlo chovalo jako částice nebo vlna, ne obojí.

Světlo existuje v diskrétních částicích známých jako fotony , které jsou vědecky popisovány jako kvanta světla. Jeden foton je jedno kvantum světla; je to nejmenší jednotka světla, která může interagovat s čímkoli jiným. Kvanta úderu světla a uvolnění elektronů, když světlo svítí na kovovém povrchu; Toto je fotoelektrický efekt.