Φωτοηλεκτρικό Φαινόμενο

Φωτοηλεκτρικόν Φαινόμενον

Photoelectric Effect

Φωτοηλεκτρικό Φαινόμενο

Φωτοηλεκτρικό Φαινόμενο Φαινόμενο Compton

Φωτοηλεκτρικό Φαινόμενο

Φαινόμενα Φαινομενολογία Φαινόμενο Επιστημονικά Φαινόμενα Επιστήμη Επιστήμες

---

Αστρονομικά Φαινόμενα Αστρονομία Φυσικά Φαινόμενα Φυσική Βιολογικά Φαινόμενα Βιολογία Γεωλογικά Φαινόμενα Γεωλογία Χημικά ΦαινόμεναΧημεία Οικονομικά Φαινόμενα Οικονομία Κοινωνικά Φαινόμενα ΚοινωνιολογίαΙατρικά Φαινόμενα Ιατρική Ψυχολογικά Φαινόμενα Ψυχολογία Ιστορικά Φαινόμενα Ιστορία

---

Θρησκευτικά Φαινόμενα Θεολογία Μεταφυσικά Φαινόμενα Μεταφυσική Υπερβατικά Φαινόμενα Υπερβασιολογία

- Ένα Κβαντικό Φαινόμενο.

- Κατέδειξε την κβαντική φύση του φωτός.

Ετυμολογία

Η ονομασία "φωτοηλεκτρικό" σχετίζεται ετυμολογικά με την λέξη "ηλεκτρισμός".

Ορισμός

Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο ονομάζεται η εκπομπή ηλεκτρονίων από την επιφάνεια μιας μεταλλικής πλάκας όταν σε αυτή προσπέσει Ηλεκτρομαγνητική Ακτινοβολία κατάλληλης συχνότητας.

Εισαγωγή

Φωτοηλεκτρικό Φαινόμενο. Η προσπίπτουσα (από τα αριστερά) ακτινοβολία στα αριστερά εξάγει (στα δεξιά) ηλεκτρόνια από το μέταλλο.

Τα μέταλλα αποτελούνται από θετικά ιόντα, τοποθετημένα συμμετρικά σε κρυσταλλικό πλέγμα.

Στο εσωτερικό του μετάλλου υπάρχουν εγκλωβισμένα ελεύθερα ηλεκτρόνια δηλαδή ηλεκτρόνια που δεν ανήκουν στα ιόντα του μετάλλου. Σε αυτά ασκούνται δυνάμεις από τα θετικά ιόντα του κρυσταλλικού πλέγματος.

Οι δυνάμεις αυτές έχουν τυχαίες διευθύνσεις και για αυτό μπορούμε να θεωρήσουμε ότι η συνολική δύναμη πάνω σε κάθε ένα ελεύθερο ηλεκτρόνιο είναι μηδέν. Ως αποτέλεσμα όλων αυτών, τα ηλεκτρόνια έχουν την δυνατότητα να κινούνται ελεύθερα μέσα στο μέταλλο.

Διαφυγή Ηλεκτρονίων

Όταν ένα "ελεύθερο ηλεκτρόνιο" λόγω της ταχύτητάς του καταφέρει να απομακρυνθεί από το μέταλλο, σε αυτό ασκούνται ελκτικές δυνάμεις από τα ιόντα του πλέγματος αλλά αυτή τη φορά η συνολική δύναμη είναι τέτοια που τείνει να επαναφέρει το ηλεκτρόνιο στην επιφάνεια του μετάλλου.

Για να μπορέσει ένα ηλεκτρόνιο να υπερνικήσει τις ελκτικές δυνάμεις και να διαφύγει οριστικά πρέπει να έχει αρκετή Κινητική Ενέργεια ( $\ E_K \$). Στις συνήθεις όμως συνθήκες η μέγιστη κινητική ενέργεια ($\ E_{K_{max}} \$) των ελεύθερων ηλεκτρονίων δεν είναι αρκετή για να υπερνικηθούν οι ελκτικές δυνάμεις. Έτσι για να μπορέσει ένα ηλεκτρόνιο να διαφύγει χρειάζεται να του δοθεί με κάποιο τρόπο επιπλέον ενέργεια.

Η ελάχιστη ενέργεια που πρέπει να προσφερθεί σε ένα ελεύθερο ηλεκτρόνιο ώστε να μπορέσει να εγκαταλείψει οριστικά την επιφάνεια του μετάλλου ονομάζεται έργο εξαγωγής ( $\ b\$) του μετάλλου και είναι ένα μέγεθος χαρακτηριστικό για κάθε μέταλο.

Η ενέργεια μπορεί να προσφερθεί με θέρμανση του μετάλλου ή με φωτισμό της επιφάνειάς του με κατάλληλη ακτινοβολία. Τα εκπεμπόμενα ηλεκτρόνια ονομάζονται και φωτοηλεκτρόνια.

Νόμοι του Φωτοηλεκτρικού Φαινομένου

Πειραματικά έχει διαπιστωθεί ότι το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο ικανοποιεί τους εξής νόμους:

• Το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο συμβαίνει μόνο όταν η προσπίπτουσα στη μεταλλική επιφάνεια ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία έχει συχνότητα μεγαλύτερη ή ίση από μια ορισμένη τιμή. Η τιμή αυτή ονομάζεται οριακή συχνότητα ή διαφορετικά συχνότητα κατωφλίου ($\ v_0 \$).
• Αν η συχνότητα της ακτινοβολίας είναι τέτοια που μπορεί να προκαλέσει εξαγωγή ηλεκτρονιών τότε ο αριθμός των ηλεκτορνίων που εξέρχονται είναι ανάλογος της έντασης ($\ J \$) της προσπίπτουσας ακτινοβολίας.
• Η εκπομπή φωτοηλεκρονίων από το μέταλλο γίνεται σχεδόν ταυτόχρονα με το φωτισμό της επιφάνειάς του (για την ακρίβεια ο χρόνος από το φωτισμό του μετάλλου μέχρι την εκπομπή φωτοηλεκρονίων είναι μικρότερος του 10^-9s).
• Η μέγιστη Kινητική Eνέργεια με την οποία τα φωτοηλεκτρόνια εγκαταλείπουν το μέταλλο είναι γραμμική συνάρτηση της συχνότητας της προσπίπτουσας ακτινοβολίας, εξαρτάται από το έργο εξαγωγής του μετάλλου αλλά είναι ανεξάρτητη της έντασης της ακτινοβολίας.

Ερμηνεία

Η ερμηνεία του φωτοηλεκτρικού φαινομένου έγινε το 1905 από τον Albert Einstein που έλαβε το βραβείοNobel για αυτή του την εργασία.

Για να ερμηνεύσει το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, ο Αϊνστάιν υπέθεσε ότι η ενέργεια ενός ηλεκτρομαγνητικού κύματος δεν είναι ισοκατανεμημένη στο κυματικό μέτωπο αλλά μεταφέρεται σε διακριτές ποσότητες που ονομάζονται φωτόνια.

Η διαπίστωση αυτή αποτέλεσε, μαζί με την ερμηνεία της ακτινοβολίας του μέλανος σώματος από τον Max Planck και την παρατήρηση του φαινομένου Compton το θεμέλιο της θεωρίας για τον κυματοσωματιδιακό δυϊσμό του φωτός αλλά και της πρώιμης Κβαντικής Μηχανικής.

Ο Einstein θεώρησε ότι κάθε φωτόνιο, όταν δίνει την ενέργειά του, τη δίνει ολόκληρη και μόνο σε ένα ηλεκτρόνιο κάθε φορά.

Αν αυτή είναι αρκετή για να αντισταθμίσει την έλξη που δέχεται το ηλεκτρόνιο από τον πυρήνα, το ηλεκτρόνιο απελευθερώνεται. Διαφορετικά, εκπέμπει την ακτινοβολία που απορροφήθηκε στο περιβάλλον. Το τελευταίο εξηγεί γιατί αν η ακτινοβολία έχει συχνότητα μικρότερη της συχνότητας κατωφλίου, το μέταλλο δεν φορτίζεται, όσο και αν το φωτίσουμε.

Έτσι, η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που δέχεται το σώμα αποτελείται από δέσμες φωτονίων. Η ενέργεια του κάθε φωτονίου είναι ανάλογη της συχνότητάς του και είναι

$E_{\phi} = hf$

όπου: $h$ η σταθερά Planck.

Όταν η συχνότητα της ακτινοβολίας είναι υψηλότερη από τη συχνότητα κατωφλίου, η μέγιστη Κινητική Ενέργεια ενός φωτοηλεκτρονίου είναι:

$E_{K_{max}} = hf - b$

όπου: $b$ το έργο εξαγωγής.

Η συχνότητα κατωφλίου $f_0$ συνδέεται με το έργο εξαγωγής με την εξής εξίσωση:

$f_0 = \frac{b}{h}$

Εσωτερική Αρθρογραφία

• Φυσικό Φαινόμενο
• Μεταβολή
• Επιστημονικά Φαινόμενα (κατάλογος)

Ιστογραφία

• Ομώνυμο άρθρο στην Βικιπαίδεια
• Ομώνυμο άρθρο στην Livepedia
• orangelightbeams.com
• [ ]

Κίνδυνοι Χρήσης

Αν και θα βρείτε εξακριβωμένες πληροφορίες σε αυτήν την εγκυκλοπαίδεια ωστόσο, παρακαλούμε να λάβετε σοβαρά υπ' όψη ότι η "Sciencepedia" δεν μπορεί να εγγυηθεί, από καμιά άποψη, την εγκυρότητα των πληροφοριών που περιλαμβάνει. "Οι πληροφορίες αυτές μπορεί πρόσφατα να έχουν αλλοιωθεί, βανδαλισθεί ή μεταβληθεί από κάποιο άτομο, η άποψη του οποίου δεν συνάδει με το "επίπεδο γνώσης" του ιδιαίτερου γνωστικού τομέα που σας ενδιαφέρει." Πρέπει να λάβετε υπ' όψη ότι όλα τα άρθρα μπορεί να είναι ακριβή, γενικώς, και για μακρά χρονική περίοδο, αλλά να υποστούν κάποιο βανδαλισμό ή ακατάλληλη επεξεργασία, ελάχιστο χρονικό διάστημα, πριν τα δείτε. Επίσης, Οι διάφοροι "Εξωτερικοί Σύνδεσμοι (Links)" (όχι μόνον, της Sciencepedia αλλά και κάθε διαδικτυακού ιστότοπου (ή αλλιώς site)), αν και άκρως απαραίτητοι, είναι αδύνατον να ελεγχθούν (λόγω της ρευστής φύσης του Web), και επομένως είναι ενδεχόμενο να οδηγήσουν σε παραπλανητικό, κακόβουλο ή άσεμνο περιεχόμενο. Ο αναγνώστης πρέπει να είναι εξαιρετικά προσεκτικός όταν τους χρησιμοποιεί.

- Μην κάνετε χρήση του περιεχομένου της παρούσας εγκυκλοπαίδειας
αν διαφωνείτε με όσα αναγράφονται σε αυτήν

---

>>Διαμαρτυρία προς την wikia<<

- Όχι, στις διαφημίσεις που περιέχουν απαράδεκτο περιεχόμενο (άσεμνες εικόνες, ροζ αγγελίες κλπ.)

---