光電効果とは?
こうでんこうか
「効果」の用語まとめを見る光電効果とは、金属などに光を当てると電子が飛び出す現象のことで、光が粒子(光子)として振る舞うことを示す重要な現象です。
光電効果(こうでんこうか)とは、金属などの物質に光を照射したとき、物質の表面から電子(光電子)が放出される現象です。1887年にハインリヒ・ヘルツが発見し、1905年にアルベルト・アインシュタインが光子(フォトン)という概念を使って理論的に説明しました。アインシュタインはこの業績で1921年のノーベル物理学賞を受賞しています。
古典的な波動論では説明できない特徴があり、それが光の量子論的理解へとつながりました。具体的には次のような性質が観測されます。
- 光の振動数(周波数)が一定値(限界振動数)を超えないと電子は放出されない
- 光の強度(明るさ)を上げても、振動数が低いままでは電子は出ない
- 振動数が限界を超えると、光を当てた瞬間に電子が放出される
- 放出される電子のエネルギーは光の振動数に比例し、強度には依存しない
アインシュタインの解釈では、光はエネルギーE = hν(h:プランク定数、ν:振動数)を持つ粒子(光子)の集まりであり、1個の光子が1個の電子にエネルギーを与えることで電子が飛び出すと説明されます。
光電効果は現代技術の基盤でもあり、太陽電池・光センサー(フォトダイオード)・デジタルカメラの撮像素子(CCD・CMOS)などに応用されています。量子力学の誕生を促した歴史的にも重要な現象です。
使い方・例文
太陽電池は光電効果を利用して光エネルギーを電気エネルギーに変換しており、日光が当たると電子が動き出して電流が流れる。
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