Efektu fotoelektrikoa: Einsteinen teoria eta propietateak

Efektu fotoelektrikoa metal bati erasotzen dion erradiazio elektromagnetikoak eragiten duen elektroi-igorpena da.

Efektu fotoelektrikoaren propietateak

1. Igorritako elektroien kopurua eta argi erasotzailearen intentsitatea zuzenki proportzionalak dira.
2. Metal jakin baterako, existitzen da erradiazio erasotzailearen maiztasun minimo bat, zeinaren balioaren azpitik ezin den fotoelektroirik emititu. Maiztasun horri atari-maiztasuna deritzo.
3. Kolektorerantz doazen elektroien energia zinetikoa ez dago argiaren intentsitatearen mende, metala argiztatzen den maiztasunaren eta atari-maiztasunaren arteko kenduraren mende baizik. Beraz, energia zinetikoa eta (f - f₀) kendura proportzionalak dira.
4. Elektroi-igorpena ia berehala gertatzen da metala argiztatzean.

Bigarren eta laugarren propietateak ezin dira Maxwellen teoria elektromagnetikoarekin azaldu.

Einsteinen azalpena teoria kuantikoaren bidez

Plancken teoriaren arabera, kuantizaturik dagoen energia osziladoreek igorri edo xurgatzen dutena da soilik. Einsteinen arabera, edozein iturri irradiatzailek igorritako energia ere kuantizaturik dago, fotoi deritzen paketetan hain zuzen ere. Honen arabera, intentsitatea fotoien kopuruak zehazten du; maiztasuna, haietako bakoitzaren energiak. Fotoiaren energia eta haren maiztasuna proportzionalak dira: E = hf.

Argiaren teoria fotonikoa

Argiaren teoria fotonikoak lehen aipatutako bigarren eta laugarren propietateak azaltzen ditu:

1. Korronte fotoelektrikoaren intentsitatea, gainazal metaliko bati erasotzean uhin-luzera jakin bateko erradiazioak eragiten duena, handiagotu egiten da erradiazio-intentsitatea areagotzen dugunean.
2. Elektroi bat metaletik askatzen da baldin eta energia-fotoi bat (metalaren W erauzketa-lanaren berdina edo handiagoa) xurgatzen badu soilik.
3. Atari-maiztasuna (f₀) energia minimo bati dagokio: E₀ = W₀. Fotoiaren maiztasuna atari-maiztasuna baino handiagoa bada, energia-soberakina energia zinetiko moduan agertzen da.

Einsteinen ekuazioa eta Millikanen frogapena

W elektroia askatzeko behar den energia minimoa denez, energia zinetiko maximoa Einsteinen ekuazioa deritzonak zehazten du: E_z = E_fotoi - W, hau da, E_z = hf - hf₀. Intentsitatea areagotzean, maiztasuna (f) konstante izanik, elektroi gehiago igortzen dira nahiz eta energia zinetiko berberaz.

Einsteinek bere teoria proposatu zuenean ez zegoen datu esperimental nahikorik teoria hori egiaztatzeko. Millikan fisikariak egindako lanaren ondorioz, frogaturik geratu zen Einsteinen ekuazio fotoelektrikoa zuzena zela eta efektu fotoelektrikoan aurkitutako h konstantearen balioa Planckek proposaturikoa zela.