Fotoelektrický jav

Fotoelektrický jav fyzici objavili a experimentálne skúmali už v 19. storočí. Jav môžeme pozorovať pri jednoduchom pokuse: Na elektroskop pripevníme zinkovú platničku očistenú brúsnym papierom a nabijeme ju záporným nábojom. Lístky elektroskopu sa rozostúpia. Ak platničku osvetlíme elektrickým oblúkom alebo „horským slnkom“, lístky rýchlo poklesnú. Keď pokus zopakujeme tak, že zinkovú platničku nabijeme kladným nábojom, lístky nebudú klesať. Pokus možno vysvetliť tým, že dopadajúce žiarenie uvoľňuje z kovu elektróny, ale nie častice s kladným nábojom. Uvoľňovanie elektrónov dopadajúcim žiarením fyzikov neprekvapovalo. Žiarenie jednoducho dodá elektrónu dostatočne veľkú energiu a elektrón opustí kov. Nepochopiteľná bola závislosť uvoľňovania elektrónov od frekvencie dopadajúceho žiarenia. Ukážeme to opäť v jednoduchom pokuse: Zinkovú platničku nabijeme záporným nábojom, osvetlíme „horským slnkom“, ale medzi zdroj žiarenia a platničku postavíme sklenú platňu pohlcujúcu ultrafialové žiarenie. Rozstup lístkov sa nemení. Vidíme, že ultrafialové žiarenie má schopnosť uvoľniť zo zinku elektróny, kým žiarenie z viditeľnej oblasti túto schopnosť nemá. Vzhľadom na to, že ultrafialové žiarenie má vyššie frekvencie ako viditeľné žiarenie, prichádzame k záveru, že žiarenie s vyššími frekvenciami uvoľňuje elektróny, kým žiarenie s nižšími ich neuvoľňuje. Podrobnejšie štúdium fotoelektrického javu viedlo k tomu, že pre každý kov existuje istá hraničná frekvencia f 0. Žiarenie s frekvenciou f > f 0 uvoľňuje elektróny z kovu, žiarenie s frekvenciou f < f 0 ich neuvoľňuje. Pre niektoré kovy, napríklad pre cézium, leží f 0 vo viditeľnej oblasti, pre iné, napr. pre zinok, leží f 0 v ultrafialovej oblasti.