Efectul fotoelectric extern este emiterea de electroni din materie in urma absorbtiei de radiatie electromagnetica, de exemplu radiatie ultravioleta sau raze X.

Un termen invechit pentru efectul fotoelectric este efectul Hertz.

Importanta acestui fenomen in dezvoltarea domeniului fizicii consta in a sprijini dualitatea unda-corpuscul a radiatiei electromagnetice. Explicatia matematica a fenomenului a fost data de Albert Einstein, pe baza unor ipoteze cuantice formulate de Max Planck.

Descriere

Cand o suprafata metalica e expusa unui flux de radiatie electromagnetica poate sa genereze, in anumite conditii, electroni liberi, care produc un curent electric daca sunt accelerati sub actiunea unui camp electric. Electronii emisi prin efectul fotoelectric se numesc fotoelectroni.

Experimental s-a constatat ca pentru a observa emisia de electroni este nevoie ca radiatia electromagnetica sa aiba o frecventa deasupra unei limite inferioare care depinde de natura materialului sau, echivalent, lungimea de unda trebuie sa fie sub o anumita valoare. Intensitatea fluxului de radiatie incident influenteaza marimea curentului electric produs, dar nu determina aparitia fenomenului.

Explicatie

Efectul fotoelectric extern poate fi explicat simplu daca se accepta ipoteza ca radiatia electromagnetica este formata din particule (pe care le numim fotoni). Fiecare foton poarta o cantitate de energie proportionala cu frecventa de oscilatie a campului electromagnetic. La incidenta fotonului pe suprafata unui metal este posibil ca aceasta energie sa fie transferata unui electron din reteaua cristalina a metalului. Daca energia transferata este suficienta pentru ca electronul sa depaseasca bariera de potential pusa de interfata dintre metal si vid, atunci electronul poate parasi cristalul si deveni liber. Fiecare metal, prin proprietatile sale cristaline, prezinta valori diferite ale pragului de energie impus electronilor la parasirea suprafetei, ceea ce explica faptul ca metale diferite incep sa emita fotoelectroni de la frecvente diferite.

Energia unui foton poate fi transferata unui singur electron. Astfel, daca energia fotonului este sub pragul de extragere a electronului din cristal, marirea numarului de fotoni (intensificarea fluxului de lumina) nu poate ajuta la declansarea efectului fotoelectric.

Formule

Cantitativ, efectul fotoelectric se poate descrie folosind formula:




unde

    * h este constanta lui Planck;
    * f este frecventa fotonului incident;
    * f0 este frecventa minima la care are loc efectul fotoelectric;
    * m si v sunt masa, respectiv viteza electronului dupa iesirea din cristal;

Energia fotonului incident este hf; aceasta energie se conserva: o parte se regaseste in reteaua cristalina a metalului si o parte este transferata sub forma de energie cinetica electronului devenit liber. Daca se noteaza cu φ = hf0 lucrul mecanic de extractie si cu Ec energia cinetica a electronului, formula de mai sus se poate rescrie astfel:

    hf = φ + Ec


Sursa: Wikipedia