Hvad er den fotoelektriske effekt?

Når stof er ramt af elektromagnetiske bølger med relativt korte bølgelængder, såsom ultraviolet lys eller synligt lys, kan dets atomer udsende elektroner. Denne proces er kendt som den fotoelektriske effekt eller, mindre almindeligt, Hertz-effekten , og den forekommer, fordi elektromagnetiske bølger besidder energi, der er i stand til at fjerne elektronerne i et atom. Iagttagelsen af ​​den fotoelektriske virkning hjalp med til at afklare nogle spørgsmål om lysets art og om naturenes atomer. Det blev opdaget, at lys kan fungere både som en bølge og som en partikel; lys bevæger sig i bølgebevægelse, men kan fysisk påvirke overflader og endda forårsage mekanisk ændring ved at fjerne elektroner fra atomer.

Den fotoelektriske virkning observeres normalt, når der skinner lys på metalliske overflader. Lysstrålen, der er skinnet i en metaloverflade, benævnes fotokatoden , og elektronerne, den udsender fra et atom, kaldes fotoelektroner . Skinnende lys på en ledende metaloverflade kan faktisk forårsage, at der dannes en elektrisk strøm, kaldet en lysstrøm . Et materiale, der er følsomt over for lys, såsom metaller, der kan bære en elektrisk strøm på grund af lys, kaldes lysfølsomme stoffer .

Antallet af elektroner, der udsættes som et resultat af den fotoelektriske virkning, er tæt knyttet til frekvensen og intensiteten af ​​lyset, der skinte på metaloverfladen. Lavfrekvent lys, der har en lang bølgelængde, har en tendens til at fjerne nogle, om nogen, elektroner fra en metallisk overflade. Dette er tilfældet, hvis lyset har høj intensitet eller lav intensitet. Ved høj frekvens har lyset imidlertid en tendens til at fjerne langt flere elektroner, især hvis lyset er særlig intenst. Dette betyder dybest set, at rødt lys ved enhver intensitet frigiver meget få elektroner, men blåt lys vil fjerne mange.

Observationen af ​​den fotoelektriske effekt præsenterede stærkt bevis for lysets kvante natur, som tidligere ikke havde haft meget støtte. Det understøttede også bølgefartikel-dualitetsteorien om lys på et tidspunkt, hvor de fleste forskere troede, at lys opførte sig som enten en partikel eller en bølge, ikke begge dele.

Lys findes i diskrete partikler kendt som fotoner , som videnskabeligt er beskrevet som kvanta af lys. Ét foton er et kvantitet af lys; det er den mindste lysenhed, der muligvis kan interagere med noget andet. Lyskvanta strejker og løsner elektroner, når lys skinner på en metallisk overflade; dette er den fotoelektriske effekt.