Fotoelektrisk effekt

Den fotoelektriske effekt er det fænomen, at elektroner udsendes fra en overflade (normalt af metal) når overfladen udsættes for og absorberer kvanter af elektromagnetisk stråling med en vis fotonenergi, som regel målt i elektronvolt (eV) (fotoner), som f.eks. ultraviolet lys eller synligt lys fotoner, hvis energi overskrider en vis energikvantetærskel kaldet løsrivelsesenergien. Denne tærskel er en materialekonstant; en størrelse der afhænger af hvilket stof overfladen er lavet af. Alkalimetaller behøver minimum synligt lys fotoner; minimum UVA-UVC for almindelige metaller – og minimum UVD for ikke-metaller.

Det at alkalimetaller behøver den mindste fotonenergi for at få løsrevet elektroner, er netop årsagen til elektronrørs orange glød og forklaringen på at lysstofrørs katoder har en overflade af alkalimetal.

Ingen elektroner bliver udsendt med belysning af stråling, som består af fotoner under denne energikvantetærskel, da elektronerne så ikke kan få nok energi til at bryde med overfladens atombindinger. Nøglen til forståelse af fænomenet er den indsigt, at det et kvantefænomen, dvs. at det handler om mødet mellem en enkelt foton og en enkelt elektron. Hvis fotonen ikke i sig selv har den tilstrækkelige energi, så er det lige meget hvor mange fotoner, der kommer i flok; de kan ikke løsrive en eneste elektron. Effekten er altså kvantiseret og den er non-lineær, set i forhold til lysets spektrum.

Elektronerne, som bliver udsendt, bliver i mange lærebøger benævnt 'fotoelektroner'. Når en del af fotonenergien er "forbrugt" på at frigøre elektronen, vil den tiloversblevne energi blive omsat til bevægelsesenergi hos elektronen: Jo mere fotonens kvanteenergi overskrider tærsklen, desto større fart vil elektronen have på sin vej væk fra overfladen.

Albert Einstein fik Nobelprisen i fysik i 1921 for forklaringen af den fotoelektriske effekt.