Efectul fotoelectric extern

EFECTUL FOTOELECTRIC EXTERN

Efectul fotoelectric extern a fost descoperit de Hertz in anul 1888 si consta in eliberarea de electroni de catre o substanta iradiata cu lumina. Natura particulelor emise in cazul efectului fotoelectric au fost determinate cu ajutorul experientelor de deviatie in cimpuri electrice si magnetice de catre Lenard si A.F.Ioffe, iar legile acestui efect au fost stabilite experimental.

Interpretarea legilor efectului fotoelectric a fost data de A.Einstein, pe baza teoriei cuantelor a lui Planck, introducind ipoteza suplimentara conform careia lumina este formata din particule numite fotoni sau cuante de lumina, energia unui foton fiind hν (cuanta de energie). El considera ca fotonii din fasciculul incident, cu energia hν , interactioneaza cu electronii substantei iradiate si cedeaza acestora energia. O parte din energia fotonului (Ws ), se consuma pentru scoaterea electronului din substanta iradiata, de la diferite adincimi, iar partea care ramine este preluata de catre electronul emis sub forma de energie cinetica. Daca energia fotonului incident este mai mica decit lucrul de extractie al electronului din metal, efectul fotoelectric nu se mai produce.

Definirea fenomenului fizic

Prin efect fotoelectric extern se intelege emisia de electroni de catre corpuri sub actiunea radiatiilor electromagnetice. Exista si efect fotoelectric intern, care consta in generarea unor noi purtatori de sarcina liberi in interiorul unui semiconductor sub actiunea radiatiilor electromagnetice.

Energia unui foton este data de relatia lui Planck:

1

unde: h=6,625.10-34 Js este constanta lui Planck, iar - frecventa radiatiei respective.

In procesul fotoelectric, fotonii vor fi absorbiti de electronii din interiorul metalului. Fiecare electron nu poate absorbi decat un singur foton, primind astfel energia data de relatia (1).

Daca > prag, o parte din aceasta energie este utilizata pentru a invinge bariera de potential, restul

ramanand sub forma de energie cinetica fotoelectronului. Astfel bilantul energetic fotoelectric este dat de relatia lui Einstein:

 2

unde A - lucrul mecanic de iesire a unui electron din metal.

Daca energia cinetica devine zero si deci:

h

Daca , nu se mai produce efect fotoelectric.

Efectul fotoelectric se studiaza cu ajutorul celulei fotoelectrice

T - TUB VIDAT

Q- FERERASTRA DE CUART

C - CATOD

A - ANOD

Catodul se ilumineaza cu un fascicul de radiatii monocromatice, emitand astfel fotoelectroni, ce au energii cinetice diferite. Fotoelectronii a caror energie cinetica indeplineste conditia W<eV (e fiind sarcina electronului) nu pot ajunge la anod.

Ca urmare, o data cu cresterea potentialului V curentul anodic scade. Pentru o anumita valoare V=V_b (potential de blocare) chiar si cei mai rapizi fotoelectroni nu pot ajunge la anod si deci curentul fotoelectric se anuleaza.

Energia cinetica maxima Wmax a fotoelectronilor este data de relatia: