Efectul fotoelectric

Fenomenul fizic prin care absorbtia luminii conduce la emisia de  electroni in afara metalului iradiat,  datorita interactiei dintre radiatiile luminoase si electronii liberi din reteaua cristalina a metalului se numeste efect fotoelectric extern.

    Electronii emisi de fotocatodul metalic( in urma absorbtiei fotonilor) pot ajunge la anod doar daca anodul este legat la polul pozitiv al sursei de tensiune continua iar catodul (fotocatodul) este legat la polul negativ al aceleiasi surse. La aplicarea  intre cei doi electrozi, a unei tensiuni electrice mici, electronii sunt slab accelerati spre electrodul pozitiv,  si de aceea sunt captati de anod int-un ritm mai lent decat cel in care ei sunt produsi de catre fotocatod. Ca urmare ei se aglomereaza in zona fotocatodului unde formeaza o sarcina spatiala negativa , sarcina care franeaza trecerea celorlalti electroni spre anod. Daca se mareste tensiunea electrica un numar din ce in ce mai mare de electroni va fi atras de anod, pana cand la un moment dat, toti electronii emisi de fotocatod vor fi captati de anod; de aici incolo oricat vom mai creste valoarea tensiunii electrice numarul de electroni captati de anod ramane constant, si ca urmare curentul electric pe care acesti electroni il determina va atinge un nivel de saturatie.( vezi www.colorado.edu/physics/phet/simulations/photoelectric/photoelectric.jnlp pentru vizualizare sarcinii spatiale negative din jurul catodului si a modului in care electronii sunt captati de anod odata cu modificarea tensiunii electrice dintre anod si catod).

    Determinarea energiei cinetice Ec a electronilor emisi de fotocatod se poate face prin metoda câmpului intârzietor, care consta in a obliga electronii emisi sa traverseze un câmp electric al carui sens este dirijat astfel incât sa ii frâneze. Pentru o anumita valoare U_S a diferentei de potential (tensiune de stopare) corespunzatoare câmpului intârzietor, intensitatea curentului electric format din electronii emisi prin efect fotoelectric, se anuleaza. Valoarea lui U_S reprezinta o masura a energiei cinetice maxime a fotoelectronilor emisi de fotocatod, deoarece aplicand teorema variatiei energiei cinetice pentru ultimii electroni franati de U_S , se obtine :

                                 Δ Ec = L      →    0 – mv²/2 =e(-U_S  )

unde   m= masa electronului = 9,1∙10^-31 kg, 

          e = ‌ sarcina electrica a electronului | = 1,6∙10^-19 C                                   

          v = viteza electronului emis de catod

         U_S = tensiunea de stopare