Het foto-elektrisch effect

Het foto-elektrisch effect
Wanneer licht op een metaaloppervlak invalt, kunnen elektronen losgeslagen
worden. Dit effect werd voor het eerst waargenomen door Hertz in 1887 en wordt
het foto-elektrisch effect genoemd. Op het einde van de 19de eeuw ontdekte Lenard
dat de intensiteit van het licht geen invloed heeft op de energie van de losgeslagen
elektronen. Bovendien toonden experimenten aan dat het afhangt van de kleur en
dus de frequentie van het licht of er al dan niet elektronen losgeslagen worden.
Het was wachten tot het wonderbaarlijke jaar 1905 vooraleer het foto-elektrisch
effect verklaard kon worden [A. Einstein, Annalen der Physik 17, 132-148 (1905),
“On a Heuristic Viewpoint Concerning the Production and Transformation of Light“.].
Einstein lanceerde het idee dat licht bestaat uit lichtdeeltjes met een energie die
afhangt van de frequentie dus de kleur en niet van de intensiteit; de intensiteit geeft
enkel aan hoeveel lichtdeeltjes er aanwezig zijn. Hoe hoger de frequentie van het
licht is, hoe hoger de energie is. Of, om het in termen van kleur uit te drukken: een
blauw lichtdeeltje heeft meer energie dan een rood lichtdeeltje. De blauwe vlam van
een gasfornuis bevat dus meer energie dan het eerder rood/gele kaarsvlammetje.
Door licht te zien als deeltjes met een bepaalde energie, kan het foto-elektrisch effect
eenvoudig verklaard worden. Als een lichtdeeltje invalt op een metaal, geeft het zijn
energie aan een elektron in het metaal. Dit elektron heeft een zekere hoeveelheid
energie nodig om het metaaloppervlak te verlaten. Als de energie van het
lichtdeeltje te klein of de frequentie te laag is, wordt het elektron niet losgeslagen.
Als het elektron wel voldoende energie krijgt komt het los. Als er bovendien een
overschot aan energie is, wordt dit meegegeven aan het elektron als kinetische
energie. Deze verklaring van het foto-elektrisch effect kan je vergelijken met een
automaat met drankjes die met een muntstuk betaald moeten worden. Stel dat een
drankje 50 cent kost. Hoeveel stukjes van 10 cent je er ook insteekt, elk stukje
afzonderlijk is niet genoeg om een drankje te krijgen. Steek je er echter een stuk van
50 cent in, dan krijg je wel je drankje. Met een stuk van 1 euro krijg je bovendien
naast je drankje ook nog 50 cent wisselgeld.
@ faculteit wetenschappen
De verklaring van het foto-elektrisch effect was een belangrijke stap in de
ontwikkeling van de kwantummechanica. Deze verklaring werd dan ook met de
Nobelprijs bekroond 1921.
Internet links
http://nobelprize.org/physics/educational/quantised_world/waves-particles-1.html
http://en.wikipedia.org/wiki/Photoelectric_effect
Wetenschap in breedbeeld