Zjawisko fotoelektryczne

1.Zjawisko fotoelektryczne

Zjawisko polegające na wybijaniu elektronów z powierzchni substancji pod wpływem promieniowania elektromagnetycznego o odpowiednio dużej częstotliwości. W szkole średniej najczęściej omawia się zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne, gdy elektrony opuszczają materiał.

2.Fotoefekt zewnętrzny

Odmiana zjawiska fotoelektrycznego, w której elektrony wybijane są z powierzchni metalu lub innej substancji i wydostają się poza nią. To właśnie ten efekt bada się w klasycznym doświadczeniu z fotokatodą.

3.Foton

Kwant promieniowania elektromagnetycznego. Energia pojedynczego fotonu jest równa $E = hf$, gdzie $h$ to stała Plancka, a $f$ częstotliwość promieniowania.

4.Stała Plancka

Stała fizyczna występująca w opisie zjawisk kwantowych. Wzór na energię fotonu ma postać $E = hf$, gdzie $h \approx 6{,}63 \cdot 10^{-34}\,\mathrm{J\,s}$.

5.Praca wyjścia

Minimalna energia potrzebna do wybicia elektronu z powierzchni danej substancji. Oznacza się ją zwykle przez $W$ lub $W_w$. Jest cechą materiału.

6.Częstotliwość progowa

Najmniejsza częstotliwość promieniowania, przy której zachodzi zjawisko fotoelektryczne dla danego materiału. Gdy $f < f_0$, elektrony nie są emitowane niezależnie od natężenia światła.

7.Długość graniczna

Największa długość fali, przy której jeszcze może zachodzić fotoefekt. Jest związana z częstotliwością progową zależnością $\lambda_0 = \frac{c}{f_0}$.

8.Równanie Einsteina dla fotoefektu

Bilans energii w zjawisku fotoelektrycznym: $hf = W + E_k$. Energia fotonu zużywa się na pokonanie pracy wyjścia i nadanie elektronowi energii kinetycznej.

9.Maksymalna energia kinetyczna elektronu

Największa energia, jaką może mieć wybity elektron. Wynika ze wzoru $E_k = hf - W$. Rośnie wraz z częstotliwością promieniowania, jeśli przekracza ona próg.

10.Napięcie hamowania

Takie napięcie między elektrodami, które zatrzymuje nawet najszybsze fotoelektrony. Spełnia zależność $eU_h = E_k$, gdzie $e$ to ładunek elektronu.

11.Fotoprąd

Prąd elektryczny wywołany ruchem fotoelektronów w obwodzie. Jego natężenie zależy głównie od liczby emitowanych elektronów, a więc od natężenia padającego promieniowania.

12.Natężenie promieniowania a fotoefekt

Zwiększenie natężenia światła zwiększa liczbę fotonów padających na powierzchnię w jednostce czasu. Jeśli częstotliwość jest wystarczająca, rośnie liczba emitowanych elektronów i fotoprąd, ale nie maksymalna energia kinetyczna elektronów.