Iarmhairt fhótaileictreach

Léaráid den iarmhairt fhótaileictreach: Astaítear leictreoin ó dhromchla miotail mar gheall ar radaíocht leictreamaighnéadach ar mhinicíocht ar leith.

Astú leictreon ó dhromchla miotail mar thoradh ar a ionradaíocht le solas is ea an iarmhairt fhótaileictreach. Ní astaítear solas ar bith mura bhfuil tonnfhad an tsolais níos lú ná luach criticiúil, a bhraitheann ar an ábhar atá i gceist. Braitheann fuinneamh na leictreon astaithe ní ar dhéine an tsolais ach ar a tonnfhad. Ní bhraitheann fuinneamh na leictreon astaithe ar dhéine an tsolais ach ar a dtonnfhaid. Fuair Heinrich Hertz an iarmhairt seo amach sa bhliain 1887, céim bhunúsach i bhforbairt na teoirice candamaí. Sa bhliain 1905 mhínigh Einstein an iarmhairt mar seo: cuimsíonn solas aonaid scoite dhea-shainmhínithe (fótóin nó candaim sholais), gach ceann acu le fuinneamh a bhraitheann ar an tonnfhad, is é sin, gur feiniméan candamach é an solas.

Turgnaimh ar an bhfóta-astú

Ní mór don teoiric a bhaineann leis an iarmhairt fhótaileictreach teacht leis na torthaí ó thurgnaimh ar an bhfóta-astú (astú ó dhromchla miotail).

I gcás miotal ar leith, tá íosmhinicíocht an tsolais ionsaithigh nach dtarlaíonn fóta-astú faoina bun. Tugtar an mhinicíocht tairsí ar an minicíocht sin. Os a chionn seo, má ardaítear minicíocht an tsolais ionsaithigh (gan déine an fhótashrutha a athrú) ionas go mbeidh méadú comhréireach i bhfuinneamh an tsolais, tiocfaidh méadú ar fhuinneamh cinéiteach an fhótasrutha. Tiocfaidh athrú ar mhéid na leictreon a astaítear freisin, de bhrí go méadaíonn an dóchúlacht go n-astófar leictreon ó fhótón de thoradh fuinnimh an fhótóin. Ach má ardaítear déine an tsolais ionsaithigh, agus an solas sin ar mhinicíocht ar leith, ní athróidh fuinneamh cinéiteach na bhfótaileictreoin. Mar sin, os cionn na minicíochta tairsí, braitheann fuinneamh cinéiteach an leictreoin astaithe is tapa ar mhinicíocht an tsolais ionsaithigh, ach tá sé neamhspleách ar déine an tsolais ionsaithigh, ar an gcoinníoll nach bhfuil an déine ró-ard.

Do mhiotal ar leith, agus do mhinicíocht an tsolais ionsaithigh ar leith, tá na leictreoin a n-astaítear sa soicind i gcomhréir dhíreach le déine an tsolais ionsaithigh. Tá moill an-bheag - níos lú ná 10−9 soicind - idir an t-am a thiteann an solas ar dhromchla miotail agus an t-am a n-astaíonn fótaileictreon.

Teoiric Fhótaileictreach Einstein

Léaráid den fhuinneamh cinéiteach an leictreoin is tapa mar fheidhm de mhinicíocht an tsolais ar sinc

I 1905, bunaithe ar obair Max Planck, rinne Einstein ríomh bunaithe ar an tuiscint gur féidir an solas a shamhlú mar 'bheartáin fuinnimh' . Tugtar fuinneamh de fhótón amháin, $E$, leis an bhfoirmle $E=h\,f$, áit arb é $\,f$ a mhinicíocht agus arb é $h$ an tairseach Planck.

Dar le Einstein, is ionann fuinneamh cinéiteach an leictreoin astaithe is tapa, $K_{\max }$, agus an difríocht idir fuinneamh an fhótóin agus feidhm oibre an mhiotail:

$K_{\max }=E-\phi ,$

nó

$K_{\max }=h\,f-\phi ,$

áit arb é $\phi ,$ feidhm oibre an mhiotail (uaireanta $W$, nó $\varphi$), an fuinneamh a bhfuil gá leis chun leictreon a bhaint de dhromchla miotail. Tugtar an fheidhm oibre leis an bhfoirmle seo a leanas:

$\phi =h\,f_{0},$

áit arb é $f_{0}$ minicíocht tairsí an mhiotail. Mar sin, is féidir an fhoirmle seo a úsáid don fhuinneamh cinéiteach an leictreoin astaithe is tapa:

$K_{\max }=h\left(f-f_{0}\right).$

Má thiteann fótón ar dhromchla miotail, agus má tá fuinneamh an fhótóin níos mó ná an fheidhm oibre, astaítear leictreon.

Bhuaigh Einstein an Duais Nobel i 1921 bunaithe ar an obair seo.