Hovedside  |  NFS  |  Faggrupper  |  Aktuelt  |  FFV  |  Lenker  |  Arkiv  |  Medlemskap  |  Kontakt
>>NFS>>Verdens Fysikkr 2005

Verdens Fysikkr 2005

Albert Einstein - fotoelektrisk effekt

I det 20. rhundre er det to ideer i fysikk som str frem som revolusjonerende: relativitetsteorien og kvanteteorien. Selv om Albert Einstein er best kjent for sin relativitetsteori, spilte han ogs en viktig rolle for utviklingen av kvanteteorien. Det var nettopp hans bidrag til kvanteteorien, hans forklaring av det vi kjenner som fotoelektrisk effekt, som gjorde at han i 1921 ble tildelt Nobelprisen i fysikk.

Nr lys skinner p en metallbit, vil det oppst en liten elektrisk strm i metallet. Dette fenomenet kalles fotoelektrisk effekt. Energien lyset har overfres til elektronene i atomene som metallet bestr av, slik at de kan bevege seg og dermed gi en ekektrisk strm. Lys med ulik farge pvirker ikke metallet p samme mte. Uansett hvor sterkt rdt lys du har, vil det ikke gi noen elektrisk strm i metallet, mens selv et svakt bltt lys vil gi en strm. Problemet var at disse resultatene ikke kunne forklares hvis lys bare ses p som blger. Blger kan ha alle mulige energier - store blger har mye energi, mens sm blger har liten energi. Hvis lys var blger, ville lysstyrken pvirke energien - jo sterkere lys, jo strre blge og flgelig strre energi. Lys med ulike farger defineres av energien de har. Om alle ting ellers er likt, har bltt lys mer energi enn rdt lys med gult lys et sted i mellom. Dette betyr at om lys er blger, vil et svakt bltt lys ha samme energi som et sterkt rdt lys. Hvis det var tilfellet, hvorfor vil ikke et sterkt rdt lys gi en elektrisk strm i metallet slikt et svakt bltt lys gir? Einstein inns at det eneste mten forklare den fotoelektriske effekten p, var si at i stedet for se p lys som en blge, som var det vanlige, besto lys av sm energipakker kalt fotoner som oppfrer seg som partikler. Einstein var ikke den frste som hadde ideen om fotoner, men han var den frste som hadde det som utgangspunkt for en forklaring og ikke som en passende unnskyldning for forklare bort merkelige resultater.

Ved se p lys som fotoner, viste Einstein at rdt lys ikke kan lsrive elektroner i metallet fordi fotonene ikke har tilstrekkelig energi - sammensttet er rett og slett ikke stort nok til lsrive elektronene fra atomene. Bltt lys derimot kan lsrive elektroner fordi det bestr av fotoner med strre energi enn hva rdt lys gjr. Fotoner i ultrafiolett lys, som har enda strre energi, vil gi elektronene nok energi til at de unnslipper helt fra metallet. En god sammenligning er tenke p en full parkeringsplass med biler og noen svrt drlige sjfrer. Vi kan tenke oss at en bil er parkert p en spesiell plass hvor ogs andre sjfrer nsker parkere sin bil. For f den spesielle plassen, m de dytte den allerede parkerte bilen bort fra plassen, men de fr kun muligheten til forske et dytt. En liten rd Ford Think vil ikke ha nok energi til dytte bort bilen, men en strre bl Van vil klare det. Om en stor lilla trailer prver seg, vil den antagelig dytte bort bilen med en slik kraft at den sannsynligvis beveger seg langt nok til treffe noe annet. Hvis vi returnerer til fotonene og elektronene igjen, vil det aldri vre snakk om et enkelt fotoen om gangen. Et sterkt lys bestr av mange fotoner, men det spiller ingen rolle hvor sterkt lyset er; rdt lys vil ikke ha nok energi til dytte ls et enkelt elektron. Dette er som ha en parkeringsplass full av sm rde Ford Think som hver for seg tilfeldig treffer den parkerte bilen etter tur - det vil bli en del bulker, men den parkerte bilen vil bli vrende der den er. P den andre siden vil et svakt bltt lys lsrive elektroner - vi vet at selv en eneste bl Van vil klare flytte den parkerte bilen.

Einsteins forklaring av fotoelektrisk effekt var starten p et skred av oppdagelser som skulle fre til hva vi kjenner som kvanteteorien. I denne teorien ses ikke lys p som enten en partikkel eller en blge, lys kan vre begge deler avhengig av hvordan det mles. Senere har det blitt oppdaget at elektroner og andre partikler ikke bare har det vi vanligvis tenker p som partikkelnatur, men ogs kan ses p som blger.