Efektu Fotoelektrikoa: Deskribapena eta Einsteinen Azalpena

Efektu fotoelektrikoa

Deskribapena: Hertzek 1887an azaldu zuen: gainazal metaliko batzuek, argiaren eraginez, elektroiak igortzen dituzte.

Efektu fotoelektrikoaren fenomenoak

Hona hemen fenomeno batzuk, horietako batzuk Fisika klasikoak azaltzen ez dituenak:

• 1. Igorritako elektroi kopurua argiaren intentsitatearekiko proportzionala da.
• 2. Elektroien igorpena erradiazioaren maiztasuna minimo bat baino handiagoa denean gertatzen da. Maiztasun minimo hori metal bakoitzaren ezaugarri propioa da (atari-maiztasuna ). Fisika klasikoaren arabera, efektu fotoelektrikoa edozein maiztasunetan gerta liteke, argiaren intentsitatea behar bezain handia bada.
• 3. Igorritako elektroien energia zinetikoa (Ez) handiagoa da zenbat eta handiagoa izan erradiazio erasotzailearen maiztasuna. Energia zinetikoa -(r)en proportzionala da, baina ez dago argiaren intentsitatearen menpe. Azken gertaera hau Fisika klasikoak ez zuen azaldu.
• 4. Argia piztean, aldi berean ateratzen dira elektroiak; argia itzaltzean, aldi berean bukatzen da igorpena. Beraz, metala argiz erasotzea eta efektu fotoelektrikoa aldiberekoak dira. Fisika klasikoaren arabera, intentsitatea ahula bada, atzerapena egon beharko litzateke.

Einsteinen azalpena teoria kuantikoaren bidez

1905ean, Einsteinek efektu fotoelektrikoa azaldu zuen Plancken teoria kuantikoa erabiliz. Erradiazio elektromagnetikoak igortzen duen energia kuantizatuta dagoela proposatu zuen. Energia-kuanto horiek fotoiak dira.

E = hf (non h Plancken konstantea den).

Fotoien bidezko azalpena: argiaren intentsitatea aldatzen denean, fotoi kopurua aldatzen da, baina fotoi bakoitzaren energia berdina izango da, argiaren maiztasuna aldatzen ez bada.

Erauzte-lana eta energia-balantzea

• Metaletan, elektroiak metaletik ateratzeko energia eman behar da, metalaren arabera gehiago ala gutxiago. Honi erauzte-lana (W) deitzen zaio.
• Metalean argiak eragitean, elektroi batek f maiztasuneko fotoi bat xurgatuko du eta bere energia bereganatuko du. Energia nahikoa bada, elektroia aterako da: Ez = hf - W.

Atari-maiztasuna

Efektu fotoelektrikoa gertatzeko behar den maiztasun minimoa da. Hau da, maiztasun hori duen fotoiaren energia metalaren erauzte-lanaren berdina da: . Orduan, energia zinetikoa (Ez) hau da: .

Teoria klasikoaren hutsuneen azalpena

Einsteinen teoria kuantikoak teoria klasikoaren hutsuneei azalpena eman zien:

• Efektu fotoelektrikoa gertatzeko, fotoiaren energia minimoak erauzte-lanaren berdina izan behar du; txikiagoa bada, ezin dira elektroiak erauzi.
• Argiaren intentsitatea handitzean, fotoi kopurua eta korronte-intentsitatea handitzen dira. Horrek ez du aldatzen fotoi bakoitzaren energia (hf), ezta energia zinetikoa (Ez) ere.
• Ez dago atzerapenik elektroien igorpenean: fotoiak energia xurgatu bezain laster, elektroia ateratzen da.