Fotoelektrini efekat Milo Preli Osnovno o ovoj pojavi

Fotoelektrični efekat Miloš Prelić

Osnovno o ovoj pojavi v Među pojave u kojima se ispoljavaju korpuskularne osobine svetlosti dolazi u prvom redu oslobađanje elektrona dejstvom svetlosti – fotoelektrični efekat. v Ova pojava se sastoji u udaljavanju negativnog elektriciteta sa površine metala pod dejstvom ultravioletne svetlosti. v Dalja istraživanja su pokazala da se suština fotoelektričnog efekta sastoji u oslobađanju elektrona. v Lenard je 1899. god. ustanovio da se ovaj efekat zasniva na emisiji elektrona iz metalne elektrode kada na ovu padne svetlost kraće talasne dužine. v Ovakva pojava – da se dejstvom svetlosti mogu osloboditi elektroni iz metala – nazvana je fotoelektrični efekat.

Osnovno o ovoj pojavi v Lenard je 1902. god. došao do eksperimentalnih rezultata koji su odigrali odlučujuću ulogu u razvoju shvatanja prirode svetlosti. Ovi rezultati se mogu prikazati sa tri važna stava: 1. Maksimalna kinetička energija elektrona koje oslobađa svetlost iz metala nezavisna je od intenziteta svetlosti i zavisi samo od talasne dužine svetlosti. 2. Kinetička energija fotoelektrona je proporcionalna frekvenciji svetlosti koja izaziva fotoefekat. 3. Fotoelektrični efekat počinje tek kada talasna dužina upotrebljene svetlosti bude manja od jedne određene talasne dužine , koja se naziva granična talasna dužina. Sve do granične frekvencije ne dolazi do fotoelektričnog efekta. v Granična frekvencija zavisi od vrste metala. Najmanje granične frekvencije imaju alkalni metali.

Kad je efekat moguć ? v Granična frekvencija zavisi od vrste metala. Najmanje granične frekvencije imaju alkalni metali, jer imaju najmanji izlazni rad. v Izlazni rad je energija koja je potrebna da bi se elektron odvojio od matičnog atoma datog metala v Iz tabele se vidi da npr. platina ima devet puta veći izlazni rad od cezijuma. v Prema tome: za fotoelektrični efekat su najbolji alkalni metali Metal Izlazni rad Metal (e. V) Izlazni rad (e. V) Li 2. 4 W 4. 5 Na 2. 1 Pd 5. 0 K 2. 0 Pt 6. 3 Cs 0. 7

Teorijsko objašnjenje fotoefekta v Po Ajnštajnu kod svetlosti energija ostaje raspodeljena u blokovima čija je energija hν. Jedan takav blok je svetlosni kvant, ili foton. v Da bi elektron napustio metal, mora da raspolaže najmanje onom količinom energije koliko iznosi izlazni rad za taj metal v Ako je od fotona primljena energija manja od izlaznog rada, elektron ne može da napusti metal i fotoelektrični efekat se ne javlja

Ajnštajnova jednačina fotoefekta v Prema Ajnštajnu, do fotoefekta dolazi kada foton interaguje sa elektronima u atomu neke supstancije tako što se sva energija fotona predaje jednom elektronu. Ova energija se raspoređuje na izlazni rad elektrona iz metala, dok ostatak prelazi u kinetičku energiju fotoelektrona. Ova j-na je objavljena 1905. godine, a 1921. godine Ajnštajn je dobio Nobelovu nagradu za ovo objašnjenje fotoefekta. hn = Ai + E k

Crvena granica v Da bi efekat bio moguć, energija fotona mora biti jednaka izlaznom radu, ili veća. v Slučaj kad je enegija fotona jednaka izlaznom radu je tzv crvena granica (ν 0 ), tj. to je najmanja frekvencija (najveća talasna dužina) pri kojoj je efekat moguć, a zove se crvena granica zato što crvena svetlost ima malu frekvenciju i ne izaziva fotoefekat E = hn 0 hc = l 0 Granične talasne dužine za različite metale Metal Na K Cs Ag Au Mg Al Fe Pt Si λo (nm) 591 665 783 264 256 396 375 289 237 306

Primena fotoelektričnog efekta v Za praktičnu upotrebu fotoefekta značajna je pojava tzv. fotoelektričnog zamora, tj. da se emisija fotoelektrona sa površine metala smanjuje sa vremenom. v Fotoelektrični efekat može da se vrši na dva načina: 1. kad elektroni prime dovoljno energije da mogu da izlete iz metala u spoljašnji prostor spoljašnji fotoelektrični efekat. 2. primljena energija je nedovoljna da elektroni napuste telo, ali ta energija ekscituje elektrone unutrašnji fotoelektrični efekat. v Solarna ćelija predstavlja element električnog kola koji vrši konverziju energije sunčevog zračenja u električnu energiju.