Biotehniki fakultetHemija

Fotoelektrini efekt

Fotoelektrini efekt (Heinrich Rudolf Hertz, 1887. godine otkrio, a ne i objasnio fotoelektrini efekt) je bio zagonetka u fizici do poetka 20. stoljea, a njegovo otkrie je odigralo kljunu ulogu u razvoju moderne fizike jer je nedvosmisleno pokazao kvantnu prirodu procesa u mikrosvijetu. Fotoelektrini efekt je pojava kada svjetlost odreene valne duine padne na povrinu metala (npr. cinka ili natrija) iz njega izbija elektrone.

Najvanija osobina fotoelektrinog efekta je povezana sa ovisnou fotoelektrinog efekta o valnim duinama i intenzitetu svjetlosti kojom se osvjetljava metalna ploa: ako je valna duina manja od neke granice (koja ovisi o vrsti tvari) intenzitet efekta (koliina el. naboja koji se pojavljuje na ploi) raste sa poveanjem intenziteta. Meutim, ako valna duina svjetlosti prelazi tu granicu, fotoelektrinog efekta nestaje, bez obzira koliko intenzivna bila svijetlost. Ovakvo ponaanje nije se moglo objasniti dotadanjim poznavanjem fizike: teorija o svjetlosti kao valu nije mogla objasniti zato vea koliina energije ne moe izazvati fotoelektrini efekt, jer je ta teorija predviala da iste koliine energije moraju imati iste efekte.

Shema ureaja za mjerenje fotoelektrinog efekta.

Eksperiment je pokazao da za svaki metal postoji najmanja, tzv. granina frekvencija svjetlosti takva da se manjom od nje ne moe izazvati fotoelektrini efekt ma kako velika bila jakost upadne svjetlosti.

Fotoelektrini efekt je objasnio (i zato dobio Nobelovu nagradu) Albert Einstein 1905. godine. Planckovoj hipotezi Einstein je dodao i pretpostavku da je za izlazak elektrona iz metala potrebna energija koja je ista za sve elektrone, koju je on nazvao izlazni rad. Treba dodati da je tome doprinijelo i otkrie da su nosioci elektrinog naboja u metalu elektriki negativno nabijeni elektroni. Kombinirajui sva tada moderna znanja i hipoteze Einstein je dao jednainu koja opisuje fotoelektrini efekt:

Znai ove nejasnoe je rijeio Einstein (A. Einstein (Ajntajn), 1879.-1955.) 1905. godine. On je pokazao da se sve zakonitosti fotoelektrinog efekta mogu objasniti ako se pretpostavi da je svjetlost, kao i sve druge vrste elektromagnetnog zraenja, kvantizirana i da se apsorbuje u tano odreenim porcijama kvantima energije h. Ovo predstavlja dopunu Planckove (M. Planck (Plank), 1858.-1947.) hipoteze, po kojoj je energija oscilatora koji emituje elektromagnetno zraenje kvantizirana i moe imati vrijednosti nh.

Dakle, po Einsteinu, svjetlost ne samo da se emituje, ve se i apsorbuje u kvantima h. tavie, moe se smatrati da svjetlost se sastoji od estica kvanata svjetlosti, koje se nazivaju fotoni (naziv foton predloio je 1926. godine Lewis (G. N. Lewis (Luis). Pri interakciji sa elektronom foton moe da mu preda svoju energiju h. Prema tome, energija koju elektron prima ne zavisi od intenziteta svjetlosti, ve od njene frekvencije, to se slae sa eksperimentima.