Fotoelektrični pojav
Fotoelektrični učinek je pojav v fiziki. Učinek temelji na ideji, da je elektromagnetno sevanje sestavljeno iz niza delcev, imenovanih fotoni. Ko foton zadene elektron na kovinski površini, se lahko elektron odda. Emitirani elektroni se imenujejo fotoelektroni. Učinek se imenuje tudi Hertzev učinek, ker ga je odkril Heinrich Rudolf Hertz, vendar se to ime ne uporablja pogosto. Fotoelektrični učinek je fizikom pomagal razumeti kvantno naravo svetlobe in elektronov. Zaradi fotoelektričnega učinka se je razvil koncept dvojnosti valov in delcev. Albert Einstein je predlagal zakone o fotoelektričnem učinku in leta 1921 prejel Nobelovo nagrado za fiziko.
Diagram, ki prikazuje, kako se elektroni oddajajo iz kovinske plošče
Mehanizem
Vsako elektromagnetno valovanje ne povzroči fotoelektričnega učinka, temveč le sevanje z določeno ali višjo frekvenco. Najmanjša potrebna frekvenca se imenuje "mejna frekvenca" ali "mejna frekvenca". Mejna frekvenca se uporablja za iskanje delovne funkcije, w {\displaystyle w} 
, ki je količina energije, ki zadrži elektron na kovinski površini. Delovna funkcija je lastnost kovine in nanjo vpadno sevanje ne vpliva. Če na kovinsko površino pade svetloba s frekvenco, ki je večja od mejne frekvence, ima oddani elektron nekaj kinetične energije.
Energijo fotona, ki povzroči fotoelektrični učinek, določimo z E = h f = K E + w {\displaystyle E=hf=KE+w} 
, kjer je h {\displaystyle h} 
Planckova konstanta, 6,626×10 −34J-s, f {\displaystyle f}
je frekvenca elektromagnetnega valovanja, K E {\displaystyle KE}
je kinetična energija fotoelektrona, w {\displaystyle w} pa je delovna funkcija kovine. Če ima foton veliko energije, lahko pride do Comptonovega sipanja (~ tisoč eV) ali tvorbe parov (~ milijon eV).
Sama jakost svetlobe ne povzroči izmetavanja elektronov. To lahko stori le svetloba s presečno frekvenco ali višjo. Vendar pa se bo s povečanjem intenzivnosti svetlobe povečalo število izsevanih elektronov, če bo frekvenca nad mejno frekvenco.
Zgodovina
Heinrich Hertz je leta 1887 prvič opazil fotoelektrični učinek. Poročal je, da iskra lažje preskoči med dvema nabitima kroglicama, če ju osvetljuje svetloba. Da bi spoznali učinek, ki ga je opazil Hertz, so bile opravljene nadaljnje študije. Leta 1902 je Philipp Lenard pokazal, da kinetična energija fotoelektrona ni odvisna od jakosti svetlobe. Vendar je Einstein šele leta 1905 predlagal teorijo, ki je učinek v celoti pojasnila. Teorija pravi, da je elektromagnetno sevanje vrsta delcev, imenovanih fotoni. Fotoni trčijo ob elektrone na površini in jih oddajajo. Ta teorija je bila v nasprotju s prepričanjem, da je elektromagnetno sevanje valovanje. Zato sprva ni bila priznana kot pravilna. Leta 1916 je Robert Millikan objavil rezultate poskusov z vakuumsko fototrubo. Njegovo delo je pokazalo, da Einsteinova fotoelektrična enačba zelo natančno pojasnjuje obnašanje. Vendar so Millikan in drugi znanstveniki počasneje sprejeli Einsteinovo teorijo svetlobnih kvantov. Maxwellova valovna teorija elektromagnetnega sevanja ne more pojasniti fotoelektričnega učinka in sevanja črnega telesa. Te pojave pojasnjuje kvantna mehanika.
Vprašanja in odgovori
V: Kaj je fotoelektrični učinek?
O: Fotoelektrični učinek je pojav v fiziki, kjer je elektromagnetno sevanje sestavljeno iz delcev, imenovanih fotoni, in ko ti zadenejo elektrone na kovinski površini, se lahko elektron odda, pri čemer nastanejo fotoelektroni.
V: Kdo je odkril fotoelektrični učinek?
O: Fotoelektrični učinek je odkril Heinrich Rudolf Hertz.
V: Zakaj se fotoelektrični učinek imenuje tudi Hertzev učinek?
O: Fotoelektrični učinek se imenuje tudi Hertzev učinek, ker ga je odkril Heinrich Rudolf Hertz.
V: Kaj je dvojnost valov in delcev?
O: Dvojnost valov in delcev je koncept, ki se je razvil zaradi fotoelektričnega učinka, ki je fizikom pomagal razumeti kvantno naravo svetlobe in elektronov.
V: Kdo je predlagal zakone o fotoelektričnem učinku?
O: Albert Einstein je predlagal zakone o fotoelektričnem učinku.
V: Kakšen je bil prispevek fotoelektričnega učinka k fiziki?
O: Fotoelektrični učinek je fizikom pomagal razumeti kvantno naravo svetlobe in elektronov ter razvil koncept dvojnosti valovanja in delcev, prispeval pa je tudi k zakonom fotoelektričnega učinka, ki jih je predlagal Albert Einstein, ki je leta 1921 prejel Nobelovo nagrado za fiziko.
V: Kako se imenujejo emitirani elektroni pri fotoelektričnem učinku?
O: Elektroni, ki se pri fotoelektričnem učinku oddajajo s površine kovine, se imenujejo fotoelektroni.
