Efectul Hertz

Efectul fotoelectric externeste emiterea deelectronidin materie n urma absorbiei deradiaie electromagnetic, de exempluradiaie ultravioletsauraze X. Un termen nvechit pentru efectul fotoelectric esteefectul Hertz.Importana acestui fenomen n dezvoltarea domeniuluifiziciiconst n a sprijini dualitatea und-corpuscul a radiaiei electromagnetice. Explicaia matematic a fenomenului a fost dat deAlbert Einstein, pe baza unor ipotezecuanticeformulate deMax Planck.DescriereO suprafametalicexpus unui flux de radiaie electromagnetic poate s genereze, n anumite condiii, electroni liberi, care produc uncurent electricdac sunt accelerai sub aciunea unuicmp electric. Electronii emii prin efectul fotoelectric se numescfotoelectroni. Experimental s-a constatat c pentru a observa emisia de electroni este nevoie ca radiaia electromagnetic s aib ofrecvendeasupra unei limite inferioare care depinde de natura materialului sau, echivalent,lungimea de undtrebuie s fie sub o anumit valoare. Intensitatea fluxului de radiaie incident influeneaz mrimea curentului electric produs, dar nu determin apariia fenomenului.Efectul se produce nu numai pe metale ci i pe alte materiale, att conductoare ct i izolatoare, dar conductibilitatea electric a materialului este necesar n aplicaiile n care efectul fotoelectric se detecteaz prin apariia unui curent electric.ExplicaieEfectul fotoelectric extern poate fi explicat simplu dac se accept ipoteza c radiaia electromagnetic este format din particule (pe care le numimfotoni). Fiecare foton poart o cantitate de energie proporional cu frecvena de oscilaie a cmpului electromagnetic. La incidena fotonului pe suprafaa unui metal este posibil ca aceast energie s fie transferat unui electron din reeaua cristalin a metalului. Dac energia transferat este suficient pentru ca electronul s depeasc bariera de potenial pus de interfaa dintre metal i vid, atunci electronul poate prsicristaluli deveni liber. Fiecare metal, prin proprietile sale cristaline, prezint valori diferite ale pragului de energie impus electronilor la prsirea suprafeei, ceea ce explic faptul c metale diferite ncep s emit fotoelectroni de la frecvene diferite. Dintre metale, cele alcaline au pragul de energie cel mai cobort, motiv pentru care se utilizeaz, adesea n amestec, n fotomultiplicatoare i alte aplicaii unde este necesar o sensibilitate spectral extins pn n infrarou.Energia unui foton poate fi transferat unui singur electron. Astfel, dac energia fotonului este sub pragul de extragere a electronului din cristal, mrirea numrului de fotoni (intensificarea fluxului de lumin) nu poate ajuta la declanarea efectului fotoelectric.

Legile efectului fotoelectric externI. Intensitatea curentului fotoelectric de saturaie depinde direct proporional de fluxul radiaiei electromagnetic de inciden cnd frecvena este constant.II. Energia cinetic maxim a fotoelectronilor emii este direct proporional cu frecvena radiaiei electromagnetic incidente i nu depinde de flux.III. Efectul fotoelectric se produce dac i numai dac frecvena radiaiei electromagnetice incidente este mai mare sau egal dect o constant de material numit "frecvena de prag" sau "pragul rou".IV. Efectul fotoelectric extern este practic instantaneu.(t1 ns = 10^-9 s)FormuleCantitativ, efectul fotoelectric se poate descrie folosind formula:

unde hesteconstanta lui Planck; feste frecvena fotonului incident; f0este frecvena minim la care are loc efectul fotoelectric; mivsuntmasa, respectivvitezaelectronului dup ieirea din cristal;Energia fotonului incident estehf; aceast energie se conserv: o parte se regsete n reeaua cristalin a metalului i o parte este transferat sub form de energie cinetic electronului devenit liber. Dac se noteaz culucrulde extracie i cuenergia cinetica electronului, formula de mai sus se poate rescrie astfel: