ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก (อังกฤษ : photoelectric effect ) เป็นปรากฏการณ์ที่อิเล็กตรอน หลุดออกจากสสาร (เรียกสสารเหล่านี้ว่า โฟโตอีมิสสีฟ) เมื่อสสารนั้นสัมผัสกับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ที่มีความถี่สูง (ความยาวคลื่นต่ำ พลังงานสูง เช่น รังสีอัลตราไวโอเล็ต ) และเรียกอิเล็กตรอนที่หลุดออกมาว่า โฟโตอิเล็กตรอน ปรากฏการดังกล่าวค้นพบโดยนักฟิสิกส์ชื่อไฮน์ริช เฮิร์ตซ์ ในปี พ.ศ. 2430
ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก เมื่อคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าตกกระทบสสารแล้วทำให้อิเล็กตรอนในสสารหลุดออกมาพร้อมพลังงานจลน์
การอธิบายปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกจะต้องอาศัยคุณสมบัติของแสง ในรูปของอนุภาค โดยเกิดขึ้นได้เมื่ออนุภาคโฟตอน (อนุภาคแสง) ที่มีพลังงานสูงชนกับอิเล็กตรอนในสสารจึงทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกมาพร้อมกับมีพลังงานจลน์ติดตัวออกมาด้วย ซึ่งผู้ที่สามารถอธิบายปรากฏการณ์นี้ได้สมบูรณ์คืออัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ เขาจึงได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ ในปี พ.ศ. 2464 และความเข้าใจคุณสมบัติความเป็นอนุภาคของแสงส่งผลให้เกิดความเข้าใจในเรื่องทวิภาคของคลื่น–อนุภาค ในเวลาต่อมา
ประวัติ และความเป็นมา ในปี 1887 เฮิร์ตซ์ พบว่าเมื่อฉายแสงอัลตราไวโอเล็ต ไปยังขั้วไฟฟ้าซึ่งอยู่ในวงจร จะมีประจุไฟฟ้าหลุดออกมา ต่อมาฮอลล์วอชส์ (Wilhelm Hallwachs) พบว่าเมื่อมีแสงหรือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่สูงตกกระทบผิวโลหะ จะมีอิเล็กตรอนหลุดออกจากผิวโลหะนั้น ปรากฏการณ์เช่นนี้เรียกว่า ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก (photoelectric effect) และเรียกอิเล็กตรอนที่หลุดออกจากผิวโลหะที่ถูกแสงว่าโฟโตอิเล็กตรอน (photoelectron)
โดยปกติอิเล็กตรอนนำไฟฟ้าในโลหะนั้นอยู่ในแถบนำไฟฟ้า (conduction band) อิเล็กตรอนเหล่านี้สามารถเคลื่อนที่ในแถบนำไฟฟ้าได้อย่างอิสระ โดยอิเล็กตรอนจะไม่หลุดออกจากโลหะที่อุณหภูมิห้อง ทั้งนี้เนื่องจากแรงดึงดูดระหว่างนิวเคลียสซึ่งมีประจุบวกกับอิเล็กตรอนภายในโลหะ ดังนั้นจึงเปรียบเสมือนกับว่าอิเล็กตรอนอยู่ภายในโลหะโดยมีกำแพงศักย์ (potential barrier) กั้นอยู่ที่ผิวโลหะ ระดับพลังงานสูงสุดที่มีอิเล็กตรอนคือระดับแฟร์มี (fermi level)
อิเล็กตรอนที่เกาะอยู่กับอะตอมจะเกาะอยู่ด้วยพลังงานยึดเหนี่ยวค่าหนึ่งคือ work function
ในปี 1905 ไอสไตน์ได้อธิบายปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกโดยใช้แนวความคิดของพลังค์ คือ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่ f ที่ตกกระทบผิวโลหะจะมีลักษณะคล้ายอนุภาคประกอบด้วยพลังงานเล็กๆ E เรียกว่า ควอนตัมของพลังงานหรือ โฟตอน (photon) โดย E = hf ถ้าพลังงานนี้มีค่ามากกว่าเวิร์กฟังก์ชัน อิเล็กตรอนจะหลุดออกจากโลหะด้วยพลังงานจลน์มากสุด Ek (max)
Ek (max) = hf - W0
จากการศึกษาปรากฏกาณ์โฟโตอิเล็กทริกสรุปได้ดังนี้
1. อัตราการปล่อยอิเล็กตรอน (หรือ ip ) เป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเข้มแสง I เมื่อความถี่ f ของแสงและความต่างศักย์มีค่าคงตัว ดังรุปที่ 2 ถ้าเปลี่ยนความถี่หรือชนิดของโลหะจะได้กราฟระหว่าง ip กับ I เป็นเส้นตรงเหมือนเดิมแต่มีความชันเปลี่ยนไป
2. ถ้าความเข้มคงที่และเปลี่ยนความถี่ของแสง จะได้กราฟ ดังรูปที่ 3 ซึ่งมีความถี่จำกัดค่าหนึ่งที่เริ่มเกิดโฟโตอิเล็กตรอนเรียกว่า ความถี่ขีดเริ่ม f0 (threshold frequency) ความถี่ขีดเริ่มของสารแต่ละชนิดจะไม่เหมือนกัน เมื่อแสงปล่อยพลังงาน hf0</sub > ออกมาในรูปของโฟตอน ซึ่งถ้าเท่ากับ W0 จะได้ Ek (max) = 0 จึงไม่มีอิเล็กตรอนหลุดออกจากโลหะ
3.ถ้าความถี่และความเข้มแสงคงตัว แต่เปลี่ยนค่าความต่างศักย์ V ระหว่างขั้วไฟฟ้าจะได้ความสัมพันธ์ของ ip กับ V ดังรูปที่ 4 ที่ความต่างศักย์มีค่ามาก อิเล็กตรอนที่หลุดออกมาจะคงเดิมจึงเกิดกระแสอิ่มตัว เมื่อเพิ่มศักย์ไฟฟ้าเข้าไปก็ไม่สามารถเพิ่มกระแสได้ และถ้าลดความต่างศักย์กระแสจะลดลงด้วย จนกระทั่งความต่างศักย์เป็นลบที่ค่าหนึ่งจะไม่มีกระแส เรียกศักย์นี้ว่า ศักย์หยุดยั้ง (stopping potential) V s ไม่มีอิเล็กตรอนตัวไหนมีพลังงานจลน์เพียงพอที่จะไปยังขั้วไฟฟ้าได้ ดังนั้น
Ek (max) = eV s 4. ถ้าความถี่ต่ำกว่าความถี่ขีดเริ่ม f0 จะไม่มีอิเล็กตรอนหลุดออกมา แสดงว่าโฟตอนที่ตกกระทบโลหะมีพลังงานน้อยกว่าเวิร์กฟังก์ชันของสารนั้น แต่ถ้าความถี่เพิ่มขึ้นพลังงานจลน์สูงสุดของอิเล็กตรอนจะเพิ่มขึ้น
ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกนี้คล้ายกับปรากฏการณ์ปล่อยประจุไฟฟ้าเนื่องจากความร้อน (thermionic emission) ซึ่ง เอดิสัน (Edison) เป็นผู้ค้นพบในปี 1883 ในขณะประดิษฐ์หลอดไฟคือ เมื่อโลหะได้รับความร้อนอิเล็กตรอนในโลหะบางตัวจะได้รับพลังงานสูงกว่าเวิร์กฟังก์ชันในโลหะและหลุดออกจากโลหะได้
อ้างอิง
ปรากฏการณ, โฟโตอ, เล, กทร, บทความน, หร, อส, วนน, ของบทความต, องการปร, บร, ปแบบ, งอาจหมายถ, องการจ, ดร, ปแบบข, อความ, ดหน, แบ, งห, วข, ดล, งก, ภายใน, และ, หร, อการจ, ดระเบ, ยบอ, ณสามารถช, วยแก, ไขป, ญหาน, ได, โดยการกดท, แก, ไข, านบน, จากน, นปร, บปร, งหร, อจ, ดร. bthkhwamnihruxswnnikhxngbthkhwamtxngkarprbrupaebb sungxachmaythung txngkarcdrupaebbkhxkhwam cdhna aebnghwkhx cdlingkphayin aela hruxkarcdraebiybxun khunsamarthchwyaekikhpyhaniidodykarkdthipum aekikh danbn caknnprbprunghruxcdrupaebbxun inbthkhwamihehmaasmpraktkarnofotxielkthrik xngkvs photoelectric effect epnpraktkarnthixielktrxnhludxxkcakssar eriykssarehlaniwa ofotximissif 1 emuxssarnnsmphskbkhlunaemehlkiffathimikhwamthisung khwamyawkhlunta phlngngansung echn rngsixltraiwoxelt aelaeriykxielktrxnthihludxxkmawa ofotxielktrxn 1 praktkardngklawkhnphbodynkfisikschuxihnrich ehirts inpi ph s 2430 1 praktkarnofotxielkthrik emuxkhlunaemehlkiffatkkrathbssaraelwthaihxielktrxninssarhludxxkmaphrxmphlngngancln karxthibaypraktkarnofotxielkthrikcatxngxasykhunsmbtikhxngaesnginrupkhxngxnuphakh odyekidkhunidemuxxnuphakhoftxn xnuphakhaesng thimiphlngngansungchnkbxielktrxninssarcungthaihxielktrxnhludxxkmaphrxmkbmiphlngnganclntidtwxxkmadwy sungphuthisamarthxthibaypraktkarnniidsmburnkhuxxlebirt ixnsitn ekhacungidrbrangwloneblsakhafisiksinpi ph s 2464 2 aelakhwamekhaickhunsmbtikhwamepnxnuphakhkhxngaesngsngphlihekidkhwamekhaicineruxngthwiphakhkhxngkhlun xnuphakhinewlatxmaprawti aelakhwamepnma aekikhinpi 1887 ehirtsphbwaemuxchayaesngxltraiwoxeltipyngkhwiffasungxyuinwngcr camipracuiffahludxxkma txmahxllwxchs Wilhelm Hallwachs phbwaemuxmiaesnghruxkhlunaemehlkiffakhwamthisungtkkrathbphiwolha camixielktrxnhludxxkcakphiwolhann praktkarnechnnieriykwa praktkarnofotxielkthrik photoelectric effect aelaeriykxielktrxnthihludxxkcakphiwolhathithukaesngwaofotxielktrxn photoelectron odypktixielktrxnnaiffainolhannxyuinaethbnaiffa conduction band xielktrxnehlanisamarthekhluxnthiinaethbnaiffaidxyangxisra odyxielktrxncaimhludxxkcakolhathixunhphumihxng thngnienuxngcakaerngdungdudrahwangniwekhliyssungmipracubwkkbxielktrxnphayinolha dngnncungepriybesmuxnkbwaxielktrxnxyuphayinolhaodymikaaephngsky potential barrier knxyuthiphiwolha radbphlngngansungsudthimixielktrxnkhuxradbaefrmi fermi level xielktrxnthiekaaxyukbxatxmcaekaaxyudwyphlngnganyudehniywkhahnungkhux work functioninpi 1905 ixsitnidxthibaypraktkarnofotxielkthrikodyichaenwkhwamkhidkhxngphlngkh khux khlunaemehlkiffakhwamthi f thitkkrathbphiwolhacamilksnakhlayxnuphakhprakxbdwyphlngnganelk E eriykwa khwxntmkhxngphlngnganhrux oftxn photon odyE hf thaphlngngannimikhamakkwaewirkfngkchn xielktrxncahludxxkcakolhadwyphlngnganclnmaksud Ek max Ek max hf W0cakkarsuksapraktkanofotxielkthriksrupiddngni1 xtrakarplxyxielktrxn hruxip epnsdswnodytrngkbkhwamekhmaesngI emuxkhwamthif khxngaesngaelakhwamtangskymikhakhngtw dngrupthi 2 thaepliynkhwamthihruxchnidkhxngolhacaidkrafrahwang ip kbI epnesntrngehmuxnedimaetmikhwamchnepliynip2 thakhwamekhmkhngthiaelaepliynkhwamthikhxngaesng caidkraf dngrupthi 3 sungmikhwamthicakdkhahnungthierimekidofotxielktrxneriykwa khwamthikhiderim f0 threshold frequency khwamthikhiderimkhxngsaraetlachnidcaimehmuxnkn emuxaesngplxyphlngngan hf0 lt sub gt xxkmainrupkhxngoftxn sungthaethakb W0 caid Ek max 0 cungimmixielktrxnhludxxkcakolha3 thakhwamthiaelakhwamekhmaesngkhngtw aetepliynkhakhwamtangskyV rahwangkhwiffacaidkhwamsmphnthkhxngip kb V dngrupthi 4 thikhwamtangskymikhamak xielktrxnthihludxxkmacakhngedimcungekidkraaesximtw emuxephimskyiffaekhaipkimsamarthephimkraaesid aelathaldkhwamtangskykraaescaldlngdwy cnkrathngkhwamtangskyepnlbthikhahnungcaimmikraaes eriykskyniwaskyhyudyng stopping potential V s immixielktrxntwihnmiphlngnganclnephiyngphxthicaipyngkhwiffaid dngnn Ek max eV s4 thakhwamthitakwakhwamthikhiderim f0 caimmixielktrxnhludxxkma aesdngwaoftxnthitkkrathbolhamiphlngngannxykwaewirkfngkchnkhxngsarnn aetthakhwamthiephimkhunphlngnganclnsungsudkhxngxielktrxncaephimkhunpraktkarnofotxielkthriknikhlaykbpraktkarnplxypracuiffaenuxngcakkhwamrxn thermionic emission sung exdisn Edison epnphukhnphbinpi 1883 inkhnapradisthhlxdifkhux emuxolhaidrbkhwamrxnxielktrxninolhabangtwcaidrbphlngngansungkwaewirkfngkchninolhaaelahludxxkcakolhaidxangxing aekikh 1 0 1 1 1 2 http physics info photoelectric http www nobelprize org nobel prizes physics laureates 1921 index html ekhathungcak https th wikipedia org w index php title praktkarnofotxielkthrik amp oldid 9214549, wikipedia, วิกิ หนังสือ, หนังสือ, ห้องสมุด,
บทความ , อ่าน, ดาวน์โหลด, ฟรี, ดาวน์โหลดฟรี, mp3, วิดีโอ, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, รูปภาพ, เพลง, เพลง, หนัง, หนังสือ, เกม, เกม
