Efectul Fotoelectric Extern

H. Hertz (1887) a observat pentru prima dată că producerea scânteii electrice între două sfere de zinc este sensibil uşurată dacă una dintre sfere este iluminată cu radiaţii ultraviolete (UV).

W. Hallwachs (1888) a constatat că o placă de Zn, supusă acţiunii radiaţiilor UV:

- se descarcă, dacă iniţial era încărcată negativ;

- se încarcă pozitiv, dacă iniţial era neutră;

- rămâne încărcată pozitiv, dacă iniţial era încărcată tot pozitiv, dar foiţa electroscopului deviază mai mult.

Concluzie: sub acţiunea radiaţiilor UV placa de Zn emite particule electrizate negativ, particule numite ulterior electroni.

Efectul fotoelectric extern constă în emisia de electroni din substanţe sub acţiunea radiaţiilor electromagnetice. Electronii emişi datorită iluminării unor corpuri se numesc fotoelectroni.

- deplasând cursorul din O  M, tensiunea electrică dintre cei doi electrozi, măsurată de voltmetru, creşte de la 0  valoarea maximă U1 max; se aplică astfel un câmp electric accelerator pentru electronii emişi de K;

- deplasând cursorul din O  N, tensiunea electrică dintre cei doi electrozi, măsurată de voltmetru, creşte de la 0  valoarea maximă U2 max; se aplică astfel un câmp electric de frânare pentru electronii emişi de K, A aflându-se în acest caz la un potenţial inferior faţă de cel al K-lui.

În timpul experimentului:

se poate schimba radiaţiei electromagnetice care iluminează K-ul sau intensitatea acesteia;

se pot modifica plăcuţele aşezate pe K, folosind materiale diferite.

Menţinând constante şi  (fluxul radiaţiilor electromagnetice), intensitatea curentului fotoelectric variază cu tensiunea electrică aplicată între cei doi electrozi conform caracteristicii curent-tensiune. Analizând această caracteristică deducem:

 dacă U = 0, I0  0. Aceasta arată că o parte din cei mai rapizi electroni reuşesc să ajungă la celălalt electrod, fără nici o tensiune de accelerare a lor, determinând curentul de I0;

 dacă între electrozi se aplică o U astfel încât anodul să aibă un potenţial superior catodului, I curentului creşte o dată cu U, deoarece câmpul electric dintre electrozi, din ce în ce mai intens, antrenează spre A un număr din ce în ce mai mare de electroni. Când toţi electronii emişi în unitatea de timp sunt captaţi de A se obţine curentul de saturaţie Is;

 dacă se aplică o U astfel încât anodul să aibă un potenţial inferior catodului, I curentului electric scade o dată cu creşterea tensiunii, deoarece câmpul electric frânează deplasarea electronilor spre celălalt electrod. I = 0 la o anumită tensiune electrică Us, numită tensiune de stopare. Valoarea lui Us reprezintă o măsură a energiei cinetice maxime a electronilor deoarece între energia cinetică maximă şi Us există relaţia:

Ec max = eUs, dedusă pe baza teoremei variaţiei energiei cinetice

e – sarcina electronului