Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο: Διαφορά μεταξύ των αναθεωρήσεων
Περιεχόμενο που διαγράφηκε Περιεχόμενο που προστέθηκε
βελτιώσεις - διορθώσεις |
|||
Γραμμή 17:
Οι έρευνες του Φίλιπ Λέναρντ οδήγησαν στην ανακάλυψη του γεγονότος ότι η κινητική ενέργεια που παρουσιάζουν τα απελευθερούμενα ηλεκτρόνια είναι ανεξάρτητη από την ένταση του φωτός.
Ο Ρόμπερτ Μίλικαν ανακάλυψε ότι όταν προσπίπτει μονοχρωματικό φως μικρότερο μιας [[Συχνότητα|συχνότητας]] που ονομάστηκε [[Συχνότητα Κατωφλίου]] δεν εκδηλώνεται το φαινόμενο ανεξαρτήτως της έντασης του φωτός.
:::::::::::<math> \ hv = E_{K_{max}} + b\ </math>
== Το φαινόμενο αναλυτικά ==
* Το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο συμβαίνει μόνο όταν η προσπίπτουσα στη μεταλλική επιφάνεια ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία έχει [[συχνότητα]] μεγαλύτερη ή ίση από μια ορισμένη τιμή. Η τιμή αυτή ονομάζεται οριακή συχνότητα ή διαφορετικά ''[[Συχνότητα κατωφλίου]]'' (σύμβολο <math>\ v_0 \ </math>). ▼
Το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο συνίσταται στην παρακάτω συμπεριφορά ενός φωτιζόμενου μετάλλου:
* Αν η συχνότητα της ακτινοβολίας είναι τέτοια που μπορεί να προκαλέσει εξαγωγή ηλεκτρονίων τότε ο αριθμός των ηλεκτρονίων που εκπέμπονται είναι ανάλογος της [[Ένταση φωτεινής ακτινοβολίας|''έντασης'']] (σύμβολο <math>\ J \ </math>) της προσπίπτουσας ακτινοβολίας.▼
▲* Το
▲* Αν η συχνότητα της ακτινοβολίας είναι
* Η εκπομπή φωτοηλεκτρονίων από το μέταλλο γίνεται σχεδόν ταυτόχρονα με το φωτισμό της επιφάνειάς του (για την ακρίβεια ο [[χρόνος]] από το φωτισμό του μετάλλου μέχρι την εκπομπή φωτοηλεκρονίων είναι μικρότερος του 10<sup>-9</sup>s).
* Η μέγιστη κινητική ενέργεια με την οποία τα φωτοηλεκτρόνια εγκαταλείπουν το μέταλλο είναι
== Η αδυναμία της Κλασικής Φυσικής να ερμηνεύσει το φαινόμενο ==
Η [[Κλασική Φυσική]] υποστηρίζει ότι ένα σώμα απορροφά ή εκπέμπει ενέργεια κατά τρόπο συνεχή και έτσι αδυνατεί να ερμηνεύσει το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο.
Συγκεκριμένα:
* Σύμφωνα με την Κλασσική Φυσική τα ηλεκτρόνια θα μπορούσαν να απελευθερωθούν απορροφώντας αθροιστικά την ενέργεια της ακτινοβολίας που προσπίπτει σε αυτά. Δηλαδή, αναξάρτητα από τη συχνότητα, αν δεχθούν αρκετή ποσότητα ακτινοβολίας θα απελευθερωθούν. Αντιθέτως, παρατηρείται η ύπαρξη συχνότητας κατωφλίου.
▲Η [[Κλασική Φυσική]] υποστηρίζει ότι ένα σώμα απορροφά ή εκπέμπει ενέργεια κατά τρόπο συνεχή και έτσι αδυνατεί να ερμηνεύσει το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο. Συγκεκριμένα:
* Λόγω του τρόπου απελευθέρωσης που υποδεικνύει η Κλασσική Φυσική, η απελευθέρωση των ηλεκτρονίων θα απαιτούσε τον φωτισμό του μετάλλου για κάποιο χρονικό διάστημα. Αντιθέτως, αυτή συμβαίνει σχεδόν ακαριαία.
* Πάλι λόγω του τρόπου απελευθέρωσης, η μέγιστη κινητική ενέργεια των φωτοηλεκτρονίων θα έπρεπε να είναι ανάλογη της έντασης της ακτινοβολίας, δηλαδή της ποσότητας της ακτινοβολίας την οποία δέχεται το μέταλλο. Αντιθέτως, αυτή είναι ανάλογη της συχνότητας.
== Ερμηνεία στα πλαίσια της κβαντικής μηχανικής ==
Η ερμηνεία του φωτοηλεκτρικού φαινομένου έγινε το [[1905]] από τον [[Άλμπερτ Αϊνστάιν]] που πήρε το [[βραβεία Νόμπελ|βραβείο Νόμπελ]] για αυτή του την εργασία. Για να ερμηνεύσει το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, ο Αϊνστάιν υπέθεσε ότι η ενέργεια ενός ηλεκτρομαγνητικού κύματος δεν είναι ισοκατανεμημένη στο κυματικό μέτωπο αλλά μεταφέρεται σε διακριτές ποσότητες που ονομάζονται [[Φωτόνιο|φωτόνια]]. Η διαπίστωση αυτή αποτέλεσε, μαζί με την ερμηνεία της ακτινοβολίας του [[μέλαν σώμα|μέλανος σώματος]] από τον Πλανκ και την παρατήρηση του [[Φαινόμενο Κόμπτον|φαινομένου Κόμπτον]] (''Compton'') το θεμέλιο της θεωρίας για τον [[κυματοσωματιδιακός δυϊσμός|κυματοσωματιδιακό δυϊσμό]] του φωτός αλλά και της πρώιμης [[Κβαντική μηχανική|Κβαντικής Μηχανικής]]. Έτσι ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα συχνότητας <math>\ v \ </math> αποτελείται από μια δέσμη φωτονίων που όλα έχουν ενέργεια:
Γραμμή 41 ⟶ 45 :
:::::::::::<math> \ E = nhv\ </math>
Ο Αϊνστάιν θεώρησε ότι κάθε φωτόνιο όταν δίνει την ενέργειά του τη δίνει ολόκληρη και μόνο σε ένα ηλεκτρόνιο κάθε φορά.
:::::::::::<math> \ hv = E_{K_{max}} + b\ </math>
|