Hva er den fotoelektriske effekten?

Når materie blir truffet av elektromagnetiske bølger med relativt korte bølgelengder, for eksempel ultrafiolett lys eller synlig lys, kan atomene avgi elektroner. Denne prosessen er kjent som den fotoelektriske effekten eller, mindre ofte, Hertz-effekten , og den oppstår fordi elektromagnetiske bølger har energi som er i stand til å fjerne elektronene i et atom. Observasjonen av den fotoelektriske effekten bidro til å avklare noen spørsmål om lysets natur og om atomenes natur. Det ble oppdaget at lys kan fungere både som en bølge og som en partikkel; lys beveger seg i bølgebevegelse, men kan påvirke overflater fysisk og til og med forårsake mekanisk endring ved å fjerne elektroner fra atomer.

Den fotoelektriske effekten observeres vanligvis når lys skinner på metalliske overflater. Lysstrålen som lyses i en metalloverflate blir referert til som fotokatoden , og elektronene som den avgir fra et atom kalles fotoelektroner . Skinnende lys på en ledende metalloverflate kan faktisk føre til at det dannes en elektrisk strøm, kalt en lysstrøm . Et materiale som er følsomt for lys, som metaller som kan føre elektrisk strøm på grunn av lys, blir referert til som lysfølsomme stoffer .

Antallet elektroner som kastes ut som et resultat av den fotoelektriske effekten er nært relatert til frekvensen og intensiteten til lyset som skinte på metalloverflaten. Lavfrekvent lys, som har en lang bølgelengde, har en tendens til å fjerne noen, om noen, elektroner fra en metallisk overflate. Dette stemmer hvis lyset har høy intensitet eller lav intensitet. Ved høy frekvens har imidlertid lys en tendens til å løsne langt flere elektroner, spesielt hvis lyset er spesielt intenst. Dette betyr i utgangspunktet at rødt lys, uansett intensitet, vil frigjøre veldig få elektroner, men blått lys vil fjerne mange.

Observasjonen av den fotoelektriske effekten ga sterke bevis for lysets kvante natur, som tidligere ikke hadde hatt stor støtte. Det støttet også bølgen-partikkel dualitetsteorien om lys i en tid da de fleste forskere mente at lys oppførte seg som enten en partikkel eller en bølge, ikke begge deler.

Lys eksisterer i diskrete partikler kjent som fotoner , som er vitenskapelig beskrevet som kvanta av lys. Ett foton er et kvantitet av lys; det er den minste lysenheten som muligens kan samhandle med noe annet. Lyskvanta slår og løsner elektroner når det lyses på en metallisk overflate; dette er den fotoelektriske effekten.