Zbigniew Otremba, Wyższa Szkoła Morska w Gdyni

Zbigniew Otremba, Akademia Morska w Gdyni
Pracownia fizyki II – wprowadzenia teoretyczne
ZJAWISKO FOTOELEKTRYCZNE ZEWNĘTRZNE
Fotoelektryczne zjawiska ...
... zjawiska wywołane oddziaływaniem materii z promieniowaniem świetlnym. Związane są z przekazywaniem energii
fotonów pojedynczym elektronom.
Rozróżnia się
- fotoelektryczne zjawisko zewnętrzne (emisja elektronów z danej substancji pod wpływem światła; przyjęto, że elektrony opuszczające
substancję na skutek zjawiska fotoelektrycznego określa się jako fotoelektrony, a powstały przy ich uporządkowanym ruchu prąd - prądem
fotoelektrycznym, lub fotoprądem),
- fotoelektryczne zjawisko wewnętrzne (zmiana energetycznego rozkładu elektronów w półprzewodnikach i dielektrykach spowodowana
oddziaływaniem światła z substancją; skutkuje ono podwyższeniem koncentracji nośników prądu w ośrodku i w efekcie doprowadza do wzrostu
fotoprzewodnictwa).
Analizowanie fotoelektrycznego zjawiska zewnętrznego, którego wyjaśnienie wymagało wysunięcie postulatu kwantowej
natury światła (Planck, Einstein, Millikan), przyczyniło się w dużym stopniu do rozwoju fizyki. Zgodnie z zaproponowanym
przez Einsteina modelem - energia padającego fotonu (równa hν, gdzie h - stała Plancka, ν - częstotliwość oscylatora jako pierwotnego źródła
wytwarzającego elektromagnetyczną falę – światło, o tej samej częstotliwości) jest przekazywana elektronowi zgodnie z równaniem
hν = W + E
gdzie:
W - tzw. praca wyjścia (energia potrzebna do wydostania się elektronu z substancji),
E - energia kinetyczna elektronu.
W optyce, w miejsce częstotliwości ν [greckie ni] stosuje się długość fali , jaką miałaby fala poruszająca się w próżni z
szybkością c = 299 792 458 m/s (z dobrym przybliżeniem również w powietrzu).
 = c/ ν
Dlatego energia fotonu przedstawiana jest zwykle jako
h c
Energię kinetyczną fotoelektronów biegnących w fotokomórce od fotokatody do anody można wyrazić przez określenie
wartości napięcia hamowania Uh zwanej napięciem odcięcia Uo, przy jakim fotoprąd maleje do zera:
mv 2  U e
o
2
e – ładunek elektronu 1,6022·10-19 C