Efektu Fotoelektrikoa

Efektu Fotoelektrikoaren Deskribapena

Efektu fotoelektrikoa, argiaren (ikusgaia edo ultramorea) eraginez, zenbait gainazal metalikok elektroiak igortzean datza.

Fisika Klasikoak Azaltzen Ez Dituen Fenomenoak

Esperimentu honetan, teoria elektromagnetiko klasikoaren bidez azaldu ezin daitezkeen hainbat gertaera agertu ziren:

• Emisioa edo igorpena f maiztasuna maiztasun minimo bat baino handiagoa denean gertatzen da soilik: maiztasun minimo hori metal bakoitzaren ezaugarri propioa da, eta atari maiztasuna deritzo, f₀. Teoria klasikoaren arabera, efektu fotoelektrikoa argiaren edozein maiztasunetan gertatu beharko litzateke, argiaren intentsitatea behar bezain handia izanez gero.
• Elektroien igorpena dagoenean, igorritako elektroien kopurua argiaren intentsitatearekiko proportzionala da.
• Igorritako edo ateratako elektroien energia zinetikoa orduan eta handiagoa da zenbat eta handiago izan erradiazio erasotzailearen maiztasuna. Elektroien energia zinetiko maximoa ez dago, ordea, argiaren intentsitatearen menpe. Azken gertaera hori ezin da teoria klasikoaren bitartez azaldu.
• Ezin izan da inoiz neurtu atzerapen-denborarik metalaren argiztapenaren eta fotoelektroien igorpenaren artean. Hala ere, teoria klasikoaren arabera, argiaren intentsitatea oso ahula bada, atzerapena gertatuko litzateke argia erasotzen dueneko aldiunearen eta fotoelektroien igorpen-aldiunearen 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, fotoi deritzen paketetan hain zuzen. Einsteinek, efektu fotoelektrikoa azaltzeko, honako hipotesiak egin zituen:

• Fotoi bakoitzaren energia erradiazioaren maiztasunaren zuzenki proportzionala da, honako adierazpenaren arabera: E=hf non h: Planck-en konstantea den.
• Fotoelektroiak fotoia erabat xurgatzen du. Fotoelektroiaren energia zinetikoa hauxe da: E_Z= hf – W₀ non hf: xurgaturiko fotoi erasotzailearen energia eta W₀: elektroiak metaletik ihes egiteko behar den lana diren.
• Loturarik ahulena duen elektroiak ihes egingo du energia maximoarekin, zeini ekuazio fotoelektrikoa deritzon adierazpenaren bidez lor daitekeen: E_Zmax= hf – W₀

W₀: erauzte-lana. Beraz, Einsteinen teoria kuantikoak erantzuna eman zien ikuspuntu klasikotik azalpenik ez zuten efektu fotoelektrikoaren alderdi batzuei:

• Elektroi bat erauzteko behar den energia minimoa W₀ denez, E_Zmax= 0 denean, fotoiak energia hau eman behar dio gutxienez elektroiari: hf= W₀ (non f=f₀). Erradiazioaren maiztasuna f₀ baino txikiagoa bada, ezin izango da fotoelektroirik erauzi.
• Argiaren intentsitatea handiagoa bada, fotoien kopurua handiagoa izango da eta, beraz, fotoelektroien kopurua eta korrontearen intentsitatea ere handituko dira. Horrek ez du alderantzikatzen fotoi bakoitzaren energia, hf, eta, ondorioz, ez du alderantzikatzen fotoelektroi bakoitzaren energia zinetikoa.
• Elektroi bat erauzteko behar den energia pakete kontzentratuetan (fotoietan) hornitzen denez, ez dago inolako atzerapenik elektroien igorpenean.