Elektronhatás

Elektronhatás, gyakran fotoelektrikus effektusnak nevezik, a jelenség, amikor elektronok szabadulnak fel egy anyag felületéről, leggyakrabban egy fémről, ha azt elektromágneses sugárzás éri. A kilépő elektronok energiáját a beeső foton energiája és az anyag kilépési munkája (work function, φ) határozza meg. A foton energiája hf (h a Planck-állandó, f a beeső fény frekvenciája). Ha hf > φ, akkor egy elektron kilép, és kinetikus energiája E_k = hf − φ. A kilépő áram erősen függ a fény intenzitásától, de az elektronok maximális energiája csak a frekvenciától függ, nem a fény intenzitásától. A jelenség küszöbfrekvenciával f0 = φ/h jön létre: hf < φ esetén nincs kilépő elektron.

A jelenséget megfigyelhető megállító (megállító) potenciállal és a kiinduló áramgal mérni lehet: a megállító potenciál megadja a kilépő elektronok maximális energiáját.

Történeti megjegyzések: Lenard kísérletei során igazolta a jelenséget, míg Einstein 1905-ben kvantumelméleti magyarázatot adott, bevezetve a fény kvantum voltát és a E = hf összefüggést. Ez a munka hozzájárult a kvantummechanika fejlődéséhez, és 1921-ben Nobel-díjat kapott érte.

Alkalmazások: a jelenség alapelvei alapján működnek fotodetektorok, fényérzékelők, fotomultiplikátorok és más hagyományos fény-kibocsátási eszközök. Modern berendezésekben gyakran félvezető fotóellenállásokban vagy fotocellákban használják a fotoelektrikus hatás elveit, de a folyamat stilly fontos alapját képezi a fény- és anyagkölcsönhatások megértésének.