15 ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กตริก 1

 

            ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กตริก  เป็นปรากฏการณ์ที่อิเล็กตรอนหลุดออกจากผิวโลหะเมื่อมีแสงมาตกกระทบ  อิเล็กตรอนที่หลุดจากผิวโลหะเรียกว่า โฟโตอิเล็กตรอน

                แสงที่ตกกระทบ จะมีพลังงานที่เรียกว่าพลังงานโฟตอน  ที่มีค่าเป็นสัดส่วน
โดยตรงกับความถี่ของแสงที่ตกกระทบ   E   =   hf   =  

            แสงที่ตกกระทบต้องมีพลังงานมากกว่า  ฟังก์ชั่นงาน (W) ของโลหะ จึงจะมี
โฟโตอิเล็กตรอนหลุดจากผิวโลหะได้    ถ้าพลังงานของแสงที่ตกกระทบมีค่าเท่ากับ
ฟังก์ชั่นงาน  อิเล็กตรอนจะพอดีหลุดจากผิวโลหะไม่มีพลังงานที่จะใช้ในการเคลื่อนที่

            ฟังก์ชั่นงาน   หมายถึง  พลังงานที่โลหะยึดอิเล็กตรอนไว้ 

            ความถี่ขีดเริ่ม  ( f0 ) เป็นความถี่ของแสงที่ตกกระทบ แล้วทำให้อิเล็กตรอนพอดีหลุดจากผิวโลหะ

            ความสัมพันธ์ระหว่างฟังก์ชั่นงานกับความถี่ขีดเริ่ม  คือ   W   =  hf0

                เมื่อแสงที่ตกกระทบมีค่ามากกว่าฟังก์ชั่นงาน  ทำให้มีอิเล็กตรอนหลุดจาก
ผิวโลหะได้   โดยมีพลังงานเป็นไปตามสมการ  Ek   =   E   – W

            ความต่างศักย์หยุดยั้ง ( Vs )  เป็นความต่างศักย์ที่ทำให้ไม่มีโฟโตอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปถึงอีกขั้วหนึ่ง  ทำให้กระแสในวงจรเป็นศูนย์  และถือเป็นช่วงที่โฟโตอิเล็กตรอนมีค่าพลังงานจลน์มากที่สุด  จะได้ว่า   Ek  =  eVs

            โฟโตอิเล็กตริกจะเกิดได้ขึ้นกับความถี่ของแสง  คือต้องมากกว่าความถี่ขีดเริ่มไอสน์ไตน์  จึงเสนอแนวคิดว่า  การเกิดปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กตริก  ให้คิดว่าแสงไม่ใช่คลื่น  เพราะถ้าแสงเป็นคลื่น   พลังงานจะขึ้นกับความเข้ม  แต่เมื่อแสงมีความเข้มมากแต่มีความถี่น้อยกว่าความถี่ขีดเริ่ม  ปรากฏกฎว่าไม่มีโฟโตอิเล็กตรอนเกิดขึ้นเลย  แต่เมื่อให้แสงมีความเข้มน้อย   ความถี่มากกว่าความถี่ขีดเริ่ม  จะมีโฟโตอิเล็กตรอนเกิดทันที่ที่แสงตกกระทบ

            การที่พลังงานของแสงขึ้นกับความถี่  ไอสน์ไตน์  จึงเสนอว่าแสงเป็นอนุภาคที่มีพลังงาน  แสงที่มีความถี่มากจะมีพลังงานมาก