|
[[datotekaDatoteka:Photoelectric effect in a solid - schematic diagram.pngsvg|alt=|mini|desno|300px|Fotoelektrični učinak: ulazni [[foton]]i dolazeupadaju s lijeve strane i udarajuna [[metal]]nu ploču (naslijeva dnu),i izbijaju [[elektron]]e, koji su prikazani kako izliječu na desnu stranu.]]
[[datoteka:Pmside2.jpg|mini|desno|200px|[[Fotomultiplikator]].]]
[[datoteka:Photoelectric effect diagram.svg|mini|desno|300px|Kod većine [[kovina]], kao i kod [[cink]]a, djeluju fotoelektrički samo [[Ultraljubičasto zračenje|ultraljubičaste zrake]].]]
'''Fotoelektrični učinak''', '''fotoelektrični efekt''' ili '''fotoefekt''' je [[fizika]]lna pojava kod koje djelovanjem [[elektromagnetno zračenje|elektromagnetnog zračenja]] dovoljno kratke [[valna duljina|valne duljine]] (na primjernajčešće u [[svjetlost|vidljivom]] ili [[ultraljubičasto zračenje|ultraljubičastom]] području [[spektar (fizika)|spektra]]) dolazi do izbijanja [[elektron]]a iz obasjanog materijala (obično [[kovine]]). [[Zračenje]] s valnom duljinom manjom od granične ne izbija elektrone, jer elektroni ne mogu dobiti dovoljno energije za raskidanje veze s [[atom]]om. Ponekad se ti izbačeniIzbačeni elektroni nazivaju “fotoelektroni”se fotoelektronima.<ref>"Physics for Scientists & Engineers" Serway Raymond A., 1990., publisher = Saunders, [http://books.google.com/?id=RUMBw3hR7aoC&q]</ref><ref>Sears Francis W., Mark W. Zemansky and Hugh D. Young (1983):, ''University Physics'', Sixth Edition, Addison-Wesley, pp. 843-4</ref> PrviPojavu je put1887. tu pojavuprvi primijetio [[Heinrich Rudolf Hertz|Heinrich Herz]], 1887.opazivši ida ondo jeiskre otkriomeđu akoelektrodama sepod elektrodenaponom osvijetlelakše dolazi ultraljubičastimako zračenjem,su lakšeosvijetljene stvarajuultraljubičastim iskrusvjetlom.
Za fotoelektrični učinak potrebni su [[foton]]i energije od nekoliko [[elektronvolt|elektronvolta]]i do prekonekoliko 1stotina MeVkeV. iEinsteinovo [[kemijskiobjašnjenje element]]ifotoelektričnog visokogučinka [[Atomskiiz broj|atomskog broja]]1905. Proučavanje fotoelektričnog učinka dovelo je do važnogvažnih otkrića [[kvant]]ne prirode [[svjetlost]]i i [[elektron]]a, te do stvaranja ideje [[Dualizam (fizika)|dualizma]], ili- dvostrukogopisa svojstvamaterije [[val]]asvojstvima i klasične [[Elementarna čestica|čestice]] i klasičnog [[val]]a. Osim toga, došloutrt seje doput novih pojmova, kao što jeotkrićima fotovodljivostfotovodljivosti, [[Fotootpornik|fotootpornost]]<nowiki/>i, fotonaponskite učinakfotonaponskog i fotoelektrokemijskifotoelektrokemijskog učinakučinka.
== Objašnjenje ==
Fotoni svjetla imaju točno određenu količinu [[energija|energije]], koja određujeodređenu [[frekvencija|frekvencijufrekvencijom]] svjetlosti. Ako neki elektron u materijalu upije energiju fotona, pa njegova energija bude veća od [[Izlazni rad materijala|izlaznog rada materijala]] (energija vezanja elektrona za atom ili molekulu), onda elektron bude izbačen iz materijala. Ako je energija ulaznog fotona svjetlosti mala, tada elektron neće imati dovoljno energije da napusti materijal. Ako povećavamo [[jakost]] (intenzitet) energije ulazne svjetlosti, povećat će se i broj izbačenih elektrona, ali se neće povećati energija pojedinog elektrona. To znači, da energija izbačenih elektrona ne ovisi o [[Svjetlosna jakost|jakosti svjetlosti]], već samo o [[frekvencija|frekvenciji]] ulaznih fotona. To je zapravo međudjelovanje ulaznih fotona i izbačenih elektrona. Kada elektron upije energiju fotona, jedan dio energije se troši na oslobađanje elektrona iz materijala, a drugi dio energije daje kinetičku energiju elektronu.
=== Rezultati pokusa ===
* Maksimalna [[kinetička energija]] izbačenih elektrona ne ovisi o intenzitetu ulazne svjetlosti. Povećanjem intenziteta ulazne svjetlosti povećava se jačina [[električna struja|struje]], tj. broj izbačenih elektrona.
* Za određeni [[Kovine|metal]] i frekvenciju ulazne svjetlosti, [[kinetička energija]] izbačenog elektrona je izravno sukladna (proporcionalna) s intenzitetom ulazne svjetlosti;
* Za određenisvaki metal, postoji određena frekvencija ulazne svjetlosti, ispod koje elektroni ne mogu biti izbačeni, i; ta se frekvencija naziva '''granična frekvencija''';
* Povećanjem frekvencije ulazne svjetlosti, povećava se maksimalna kinetička energija kojom su elektroni izbačeni.
* Za određeni metal i s određenim izlaznim radom materijala, povećanjem intenziteta ulazne svjetlosti, povećava se i veličina [[električna struja|električne struje]], iako [[napon]] zaustavljanja ostaje isti;
* Zaostajanje između ulazne svjetlosti i emisije elektrona vrlo je malo, okoispod 10<sup>−9</sup> sekundi. ▼* Za određeni metal i s određenim izlaznim radom materijala, povećanjem frekvencije ulazne svjetlosti, povećava se maksimalna kinetička energija kojom su elektroni izbačeni, ali jačina električne struje ostaje ista, dok se povećava '''napon zaustavljanja''';
* Iznad granične frekvencije, maksimalna kinetička energija kojom su elektroni izbačeni ovisi o frekvenciji ulazne svjetlosti, ali ne ovisi o intenzitetu ulazne svjetlosti (ako nije prevelik);
▲* Zaostajanje između ulazne svjetlosti i emisije elektrona vrlo je malo, oko 10<sup>−9</sup> sekundi.
=== Einsteinova jednadžba ===
Ovisnost najveće moguće [[kinetička energija|kinetičke energije]] elektrona ''E<sub>k</sub>'' o [[frekvencija|frekvenciji]] upadne svjetlosti ''f'' daje [[Albert Einstein|Einsteinova]] jednadžba iz 1905.:
:<math>E_k = h(f - f_0) = hf - W_0\,</math>
gdje je ''h'' - [[Planckova konstanta]], ''f''<sub>0</sub> - granična frekvencija ovisna o materijalu, ''f'' – frekvencija ulazne svjetlosti, a ''hf''<sub>0</sub> - jednako [[Izlazni rad materijala|izlaznom radu materijala]] ''W''<sub>0</sub>. Budući da kinetička energija elektrona mora biti pozitivna, toda značibi dase ifotoefekt pojavio frekvencija ulazne svjetlosti, mora biti veća od granične frekvencije ''f<sub>0</sub>'', da bi se fotoefekt uopće pojavio.<ref>Fromhold A.T.: "Quantum mechanics for applied physics and engineering", publisher = Courier Dover Publications, 1991., [http://books.google.com/?id=3SOwc6npkIwC&pg=PA5&lpg=PA5]</ref>
[[Albert Einstein]] je za objašnjenje ovog efekta, u svom članku iz 1905. (Einsteinova ''Annus Mirabilis'') prvi pretpostavio da svjetlost nije neprekinuti val nego roj čestica - fotona. Godine [[1921.]] za ovu je dalekosežnu ideju dobio [[Nobelova nagrada za fiziku|Nobelovu nagradu za fiziku]].
=== Napon zaustavljanja ===
| 