Efektu Fotoelektrikoa: Deskribapena eta Azalpen Kuantikoa

Efektu futoelektrikoa. Deskribapena. Azalpen kuantikoa. Einsteinen teoria. Atari-maiztasuna, Erauzte lana

EFEKTU FOTOELEKTRIKOAREN DESKRIBAPENA

Hertzek, 1887an, aurkitu eta deskribatu egin zuen efektu fotoelektrikoa.
Efektu hori honetan datza gainazal metaliko batzuk argiaren eraginpean jartzean (argi ikuskorra edo ultramorea) elektrolak igortzen dituzte (foto-elektrol izenekoak).

(dibujo)

FISIKA KLASIKOAK AZALTZEN EZ DITUEN FENOMENOAK

Efektu fotoelektrikoa aztertuta, honako fenomeno hauek gertatzen dira, batzuk ez ditu fisika klasikoak azaltzen.

Igorritako elektroien kopurua argiaren intentsitatearekiko proportzionala da,

2. Elektrolen igorpena erradiazioaren maiztasun minimo bat baino handiagoa denean gertatzen da soillik; maiztasun minimo hori metal bakoitzaren ezaugarri propioa da eta atari-maiztasuna deritzo, fe Teoria klasikoaren arabera, efektu fotoelektrikoa argiaren edozein maiztasunetan gertatu beharko litzateke, arglaren intentsitatea behar bezain handia izanez gero.

3. Igorritako edo ateratako elektrolen energia zinetikoa orduan eta handiagoa da zenbat eta handiago izan erradiazio erasotzailearen maiztasuna. Energia zinetikoa (ferautzaile-fo-ren proportzionala da,baina ez da argiaren intentsitatearen menpekoa.Azkenengo gertaera hori ezin da teoria klasikoaren bitartez azaldu

4. Ez da itxaron behar argia piztu eta elektroiak ateratzen ikusteko. Baita argia itzali eta aldi berean elektroiak ez dira gehiago aterako: metala argiz erasotzea eta efektu fotoelektrikoa aldiberekoak dira Teoria klasikoaren arabera, intentsitatea ahula bada, atzerapena egon beharko litzateke argiztatzearen eta efektu fotoelektrikoaren artean.

EINSTEINEN AZALPENA TEORIA KUANTIKOAREN BIDEZ.

1905ean, Albert Einsteinek efektu fotoelektrikoaren azalpena eskaini zuen. Planck-en teoria kuantikoa erabiliz, Einsteinek erradiazio elektromagnetiko batek igortzen duen energia kuantizaturik dagoela proposatu zuen. Energia-kuantuak fotoiak dira, eta bakoitzaren energia maiztasunarekiko zuzenki proportzionala da:     E = h x f            non h Planck-en konstantea den,

-Fotoien bidez efektu fotoelektrikoa erraz azaltzen da maiztasuneko arglaren energia hf energia duten fotoiez osatuta dago; argiaren intentsitatea aldatzen denean fotoi-kopurua aldatzen da, baina fotol bakoitzaren energia berdina izango da, argiaren maiztasuna ez badugu aldatzen.

-Metaletan elektroiak daude, eta metaletik ateratzeko energia eman behar zaie, gehiago edo gutxiago metalaren arabera, Energia hori erauzte-lana da, W, eta metal bakoitzaren ezaugarria.

-Metala argiztatzean, elektroi batek / maiztasuneko fotoi bat xurgatuko du, eta bere energia bereganatuko. Fotolaren energia nahikoa bada elektroia aterako da, eta gainera energia zinetiko batez, energia-balantze bat eginda kalkulatzen dena:

Xurgatutako energia=e (negativo) ateratzeko energia + Ez (soberako energia)

E= Wo+Ez --------Ez= E - Wo

Atari-maiztasuna, fo, efektu fotoelektrikoa gertatzeko behar den maiztasun minimoa da. Horrek esan nahi du maiztasun hori duen fotoi baten energia dela, hain justu, metalaren erauzte-lana:

Wo = h x fo

Hortaz, energia zinetikoa honela adieraz daiteke: Ez + h x f - h x fo = h x (f -fo)  

edo beste modu honetan: h x f = h x fo + Ez

Beraz, Einsteinen teoria kuantikoak erantzuna eman zien ikuspuntu klasikotik azalponik ez zuten efektu fotoelektrikoaren alderdi batzuei:

-Efektu fotoelektrikoa gertatzeko fotolaren energia minimoa erauzte-lanaren berdina izan behar da. Erradiazioaren maiztasuna (fo) baino txikiagoa bada ezin izango da inolako elektroirik erauzi.

-Argiaren intentsitatea handiagotzean, fotolen kopurua ere handiagotzen da, eta, beraz, korrontearen intentsitatea ere bai. Horrek ez du aldatzen fotoi bakoitzaren energia, h x f balio duena, eta, ondorioz ez du aldatzen fotoelektroi bakoitzaren energia zinetikoa.

-Elektroi bat erauzteko behar den energia fotoi bat xurgatuta lortzen denez (eta ez energia txikiagoko hainbat fotol xurgatuz), ez dago inolako atzerapenik elektroien igorpenean.