Fizyka Współczesna - pokazy doświadczeń fizycznych 2012

JW Player goes here

Albert Einstein odkrył teorię względności (słynne równanie E= m·c²), ale nagrodę Nobla otrzymał za wspomniany w poprzednim paragrafie efekt fotoelektryczny. Na czym on polega i jakie ma znaczenie?

Ogólnie efekt ten polega na wybiciu elektronu z atomu, przez padający kwant światła. Efekt ten został zaobserwowany na samym początku XX wieku: światło padające na płytkę z cynku wybijało z niej elektrony i powodowało przepływ prądu. Trudne do zrozumienia było to, że energia wybitych elektronów nie zależała od natężenia światła a jedynie od jego koloru. „To jakby w porcie kołysał się delikatnie na łagodnej fali rząd statków. Nagle, niespodziewanie jeden ze statków jest wyrzucany na kilkanaście metrów w górę, a pozostałe kołyszą się, jak gdyby nigdy nic” – określił to jeden z fizyków w XX wieku.

Analogia z jachtami nie jest zbyt dokładna – elektrony zostają wybite z atomu, jeżeli długość fali jest mniejsza niż ściśle określona wartość. Zadziwiające pozostaje jednak, że zwiększanie natężenia światła, ale o energii kwantów zbyt niskiej, nie spowoduje wybicia ani jednego elektronu, mimo że sumaryczna energia wszystkich fotonów jest duża. Efekt fotoelektryczny to taki bilard z dwoma kulami: padający foton „uderza” w elektron, sam znika (=zostaje pochłonięty), a jego energię przejmuje wybity elektron.

W powyższym zdaniu zawarta jest istota odkrycia A. Einsteina. Należy jedynie zauważyć, że aby wybić elektron, należy mu dostarczyć energii, z jaką jest on związany w atomach metalu. Nadmiar tej energii zamienia się w energię kinetyczną E_kin elektronu.