Ispolirana negativno nabijena pločica cinka se razelektrizira ako se izloži ultravioletnom zračenju. Ta se pojava naziva fotoelektrični efekt.
Pažljivim istraživanjem potkraj 19. stoljeća fotoelektrični efekt otkriven je i u drugim materijalima, ali uz korštenje još kraćih valnih duljina. Fotoelektrični efekt opažao se u skoro svim metalima, uz uvjet da je valna duljina manja od nekog graničnog iznosa, što je ovisili i bilo karakteristika za pojedinu vrstu tvari. Svaki materijal imao je karakterističnu graničnu valnu duljinu iznad koje se foto efekt ne bi događao, bez obzira na intenzitet upadne svjetlosti. Činjenica da fotoelektrični efekt ovisi o valnoj duljini a ne ovisi o intenzitetu svjetlosti znanstvenicima je bila misteriozna.
Albert Einstein dao je konačno objašnjenje te pojave 1905. godine: Svjetlost se sastoji od čestica (fotona) i energija tih čestica razmjerna je frekvenciji svjetlosti. Postoji određeni minimum energije (ovisno o materijalu) koji je potreban da bi se elektron odvojio od metala (energija vezanja) odnsno izlazni rad. Ako je energija fotona veća od tog iznosa može doći do pojave fotoelektričnog efekta. Tada iz zakona očuvanja energije slijedi relacija:
| hf = Wi + Ekin |
Ekin ... maksimalna kinetička energija
h ..... Planckova konstanta (6.626 x 10-34 Js)
f ..... frekvencija
W ..... izlazni rad
Ova Java animacija prikazuje eksperiment koji je poslužio za određivanje Planckove konstante (R. Millikan 1916.) i izlaznog rada. Iz živine svjetiljke je filtrirana određena spektralna linija (svjetlo točno određene valne duljine). To svjetlo pogodilo bi katodu C i fotoelektrični efekt bi uzrokovao izbijanje elektrona (ili ne). Da bi odredili maksimalnu kinetičku energiju izbačenih elektrona, povećavali bi zaustavni napon sve dok ne bi zaustavili i najbrže elektrone, te više niti jedan elektron ne bi stizao do anode A. Potenciometar bi tada pokazivao zaustavni napon koji bi u eV bio jednak maksimalnoj kinetičkoj energiji elektrona. Možete vidjeti iz crveno obojenog mjernog instrumenta (ampermetra) da li elektroni stižu do anode.
Izbornik na desnoj strani omogućava ti izbor različitih katodnih materijala iz kojih se izbijaju elektroni. Možete mijenjati i valne duljine svjetlosti koja pada na katodu. Prikazane vrijednosti pokazuju frekvenciju svjetlosti i energije fotona, elektrona i izlazni rad u eV. Rezultati mjerenja se automatski ucrtavaju u graf. Sva se mjerenja mogu poništiti pritiskom na Clear measurements. Za tri serije različitih mjerenja dobit ćemo tri paralelna pravca. Iz nagiba tih pravaca (koeficijenta smjera) možemo dobiti Planckovu konstantu, kao što je to učinio Millikan 1916. godine. Također, na mjestu gdje pravac presjeca ordinatu možemo očitati izlazni rad.
|
|
| Physics Applets |
URL: http://www.walter-fendt.de/ph14e/photoeffect.htm
© Walter Fendt, February 20, 2000
Last modification: January 18, 2003
Preveo i prilagodio: Berti Erjavec, veljača 2007.