اثر فوتوالکتریک
کنده شدن الکترون ها از سطح
به وسیله تابش نور، اثر فوتوالکتریک نام دارد.
مقاله ی اینیشتین که این
پدیده را توضیح می داد یکی از اولین کاربرد های تئوری کوانتوم و قدم مهمی
در توسعه ی آن بود. برای توضیح این اثر باید نور را باریکه ای از ذرات که
فوتون نام دارند، در نظر گرفت.
هر الکترون به وسیله ی یک
فوتون یا به زبان دیگر یک کوانتای نورکه به سطح برخورد می کند از جای خود
کنده می شود.
در نظریه کوانتوم انرژی
E فوتون های پرتو نوربه فرکانس f
بستگی دارد. یعنی
E = hf
که در آن h ثابت
پلانک و مقدار آن برابر 6.626069x10-34 joule seconds
است.
الکترون برای جدا شدن از سطح
نیاز به انرژی دارد که از طریق جذب فوتون به دست می آید. بنابراین به
فرکانس نوری که به سطح می تابد بستگی دارد و نه به شدت آن.
اگر شدت نور افزایش یابد
تعداد فوتون ها زیاد می شود در نتیجه الکترون های بیشتری از سطح جدا می
شوند . اگر فرکانس نورآن قدر کم باشد که انرژی یک فوتون طبق رابطه ی بالا
برای جدا کردن یک الکترون کافی نباشد، هر چه قدر شدت نور هم زیاد شود هیچ
الکترونی از سطح جدا نمی شود.
این
پدیده بدون تصور فوتون و کوانتومی بودن انرژی نور در یک فرکانس خاص قابل
درک نیست. اگرنور تنها یک موج بود، افزایش شدت آن، افزایش انرژی را که به
سطح می رسد، به دنبال داشت، در نهایت می بایست باعث جدا شدن الکترون ها از
سطح بدون توجه به فرکانس آن می شد. اگر با دید کلاسیک نگاه کنیم انرژی
الکترون های جدا شده به شدت نور بستگی دارد، در حالی که این گونه نیست.
ترجمه:
سحر جلیلی 1385/5/20
The Photoelectric Effect
The photoelectric effect is a process
whereby light falling on a surface knocks
electrons
out of the surface.
Einstein's paper explaining this effect was
one of the earliest applications of quantum theory and a major step in
its establishment. To explain this effect one has to consider that
light behaves like a stream of particles called photons.
Each electron is ejected by a single photon
or light quantum striking the surface.
In the quantum theory, the frequency, f,
of the light determines the energy, E, of the photons in that
light beam.
E = hf
where h is Planck's constant (h
= 6.626069 x 10-34 Joule seconds). The energy of the
emitted electron is given by the energy of the photon minus the energy
needed to release the electron from the surface. It thus depends on
the frequency of light falling on the surface, but not on its
intensity.
Higher intensity light has more photons, and
so will knock out more electrons. However, if the frequency of the
light is such that a single photon is not energetic enough to release
an electron from the surface, then none will be ejected no matter how
intense the light.
This phenomenon could not be understood
without the concept of a photon, a quantum amount of light energy for
a particular frequency. If light were simple a wave-like phenomenon
then increasing the intensity and thereby increasing the total energy
falling on the surface would be expected to eventually provide enough
energy to release electrons no matter what the frequency. Furthermore,
in the classical picture one would expect the energy of the emitted
electrons to depend on the intensity of the light -- but it does not.