Page 2 - Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο

Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο

Το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο (ή φωτοηλεκτρική εκπομπή) είναι η απελευθέρωση
ηλεκτρονίων από την ύλη (μεταλλικά ή μη μεταλλικά στερεά, υγρά και αέρια) όταν
πάνω της προσπίπτει φως. Η μελέτη του φαινομένου υπήρξε ιδιαίτερα σημαντική για
την κατανόηση της κβαντικής φύσης του φωτός. Το φαινόμενο ερμηνεύτηκε το 1905
από τον Einstein ο οποίος, επεκτείνοντας τις απόψεις του Planck, υπέθεσε ότι «το φως
αποτελείται από μικρά πακέτα ενέργειας, που ονομάζονται κβάντα φωτός ή φωτόνια».

Στα παρακάτω 4 πειράματα θα μελετηθεί η εξάρτηση της μέγιστης κινητικής ενέργειας
των εκπεμπόμενων ηλεκτρονίων από τη συχνότητα της προσπίπτουσας ακτινοβολίας, την ένταση της
προσπίπτουσας ακτινοβολίας και θα προσδιοριστεί πειραματικά η τιμή της σταθεράς του Planck καθώς και
το έργο εξαγωγής των φωτοηλεκτρονίων του υλικού της καθόδου.

Φωτοηλεκτρική εξίσωση Κ max =E-Φ
0

E=Kmax+φ0, ή Κmax=E-Φ0 (φωτοηλεκτρική εξίσωση Einstein). Όπου Φ0= Έργο εξαγωγής

E = hf η ενέργεια της προσπίπτουσας ακτινοβολίας, h=Σταθερά του Plank

= ∙ = ∙ η μέγιστη κινητική ενέργεια ηλεκτρονίων.

Για Κmax=0 προκύπτει ότι Ε=Φ0 και παίρνουμε την συχνότητα κατωφλίου fο=Φ0/h που είναι η ελάχιστη
συχνότητα φωτεινής ακτινοβολίας για την εμφάνιση φωτοηλεκτρονίων και εξαρτάται μόνο από το υλικό της
καθόδου. Όταν η κάθοδος είναι από οξείδια του Καισίου (Cs) η fo κινείται στο ορατό φάσμα (λ: 400-700nm).

Η ροή φωτοηλεκτρονίων σταματά όταν eV≥Kmax. Η τιμή V0 της τάσης είναι η τάση αποκοπής.

Από τις παραπάνω εξισώσεις: V0=(h/e)f-(Φ/e).

Διάγραμμα της έντασης του ρεύματος σε συνάρτηση
με την τάση για διαφορετικές τιμές της έντασης της
ακτινοβολίας
1 - Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, ΕΚΦΕ Καρδίτσας