Fotoelektrik etki

Fotoelektrik etki, herhangi bir kaynaktan yayılan ışık, mor üstü (ultraviole) ışın veya başka herhangi bir çeşit elektromanyetik dalganın bir yüzeye (genellikle metal yüzeylere) çarptığında enerjisini elektronlara aktarması ve sonucunda dışarı elektron yaymasıdır. 1905'te Albert Einstein tarafından açıklanmıştır.

Maxwell'in klasik dalga teorisine göre yayılan elektronların enerjisi, çarpan ışığın şiddeti ile orantılı olmalıydı. Ancak gözlemler sonucu yayılan elektronların enerjilerinin ışık şiddetinden bağımsız olduğu ortaya çıkmıştı. Einstein, Planck'ın foton hipotezinden yola çıkarak buna bir açıklama getirmiştir. Buna göre gelen ışık dalga değil, foton adında ve her biri E = hf (h=Planck sabiti, f=ışığın frekansı) enerjisine sahip parçacıklardan oluşuyordu. Bu modele göre ışığın şiddetini artırmak birim zamanda yayılan foton sayısını artırıyor, ancak frekans sabit olduğu sürece her fotonun enerjisi de sabit kalıyordu.

Bu etkinin tam tersi de gözlenebilir. Bir elektron bir yüzeye çarptığı zaman o yüzey'den bir elektromanyetik dalga yayılır. Eğer Enerjinin Korunumu yasasını bu durum için incelersek, şu ilişki ortaya çıkar: Çarpışmadan önceki toplam enerji=Çarpıışmadan sonraki toplam enerji bunu şu şekilde yazabiliriz: Ke+iş=hf Burada Ke, elektronun kinetik enerjisi, hf yayılan dalganın enerjisi, ve iş, maddeye özgü bir sabit olan, elektronu madde'den dışarı atmak için gereken enerji'dir. Bu sabit çoğu zaman çok küçük olduğu için Ke = hf diyebiliriz. Buradaki hf'de, h Planck Sabiti, f ise dalga'nın frekansıdır. Bu formul sayesinde bir elektron bir maddeye çarptığında ortaya çıkan dalganın frekansını, ya da bir dalga bir maddeye çarptığı zaman saçtığı elektron'un kinetik enerji'sini bulabiliriz.