Wat is het foto-elektrisch effect?
Wanneer materie wordt getroffen door elektromagnetische golven met relatief korte golflengten, zoals ultraviolet licht of zichtbaar licht, kunnen de atomen elektronen uitzenden. Dit proces staat bekend als het foto-elektrisch effect of, minder gebruikelijk, het Hertz-effect , en het treedt op omdat elektromagnetische golven energie bezitten die in staat is de elektronen in een atoom los te maken. De observatie van het foto-elektrisch effect hielp om enkele kwesties over de aard van het licht en over de aard van atomen op te helderen. Het licht, zo werd ontdekt, kan zowel als een golf als als een deeltje werken; licht reist in golfbeweging, maar kan oppervlakken fysiek beïnvloeden en zelfs mechanische verandering veroorzaken door elektronen van atomen los te maken.
Het foto-elektrische effect wordt meestal waargenomen wanneer er licht schijnt op metalen oppervlakken. De lichtstraal die op een metalen oppervlak schijnt, wordt de fotokathode genoemd en de elektronen die het uit een atoom werpt, worden foto-elektronen genoemd . Stralend licht op een geleidend metalen oppervlak kan eigenlijk een elektrische stroom, een fotostroom genoemd , veroorzaken. Een materiaal dat gevoelig is voor licht, zoals de metalen die vanwege licht een elektrische stroom kunnen voeren, worden fotogevoelige stoffen genoemd .
Het aantal elektronen dat wordt uitgestoten als gevolg van het foto-elektrisch effect hangt nauw samen met de frequentie en de intensiteit van het licht dat op het metalen oppervlak scheen. Laagfrequent licht, dat een lange golflengte heeft, heeft de neiging weinig of geen elektronen van een metalen oppervlak te verwijderen. Dit is waar als het licht een hoge intensiteit of lage intensiteit heeft. Bij hoge frequentie heeft licht echter de neiging om veel meer elektronen los te maken, vooral als het licht bijzonder intens is. Dit betekent in feite dat, bij elke intensiteit, rood licht zeer weinig elektronen zal vrijgeven, maar blauw licht zal velen losmaken.
De waarneming van het foto-elektrisch effect leverde sterk bewijs op voor de kwantumkarakter van licht, dat eerder niet veel steun had gehad. Het ondersteunde ook de golf-deeltje dualiteitstheorie van licht in een tijd waarin de meeste wetenschappers geloofden dat licht zich gedroeg als een deeltje of een golf, niet beide.
Licht bestaat uit afzonderlijke deeltjes die bekend staan als fotonen , die wetenschappelijk worden beschreven als quanta van licht. Eén foton is één kwantum van licht; het is de kleinste eenheid van licht die mogelijk met iets anders kan communiceren. Quanta van licht slaat toe en maakt elektronen los wanneer licht op een metalen oppervlak schijnt; dit is het foto-elektrisch effect.