光電効果

定義

光電効果とは、金属に光を当てたときに、その表面から電子が飛び出す現象である。
このとき、光の強さではなく、光の振動数によって電子が飛び出すかどうかが決まる。

イメージ

金属の表面に光を当てると、光のエネルギーが電子に伝わり、電子が外へ飛び出す。
ただし、どんな光でもよいわけではなく、ある一定以上の振動数をもつ光でないと電子は飛び出さない。

つまり、光は波であると同時に、エネルギーをもった粒（光子）としてふるまうと考えると理解しやすい。

数式

光電効果では、光のエネルギー \(E\) と、電子が外に出るために必要なエネルギー \(W\)、電子の運動エネルギー \(K\) の関係は次のようになる。

\[E = W + K\]

また、光のエネルギーは振動数 \(f\) に比例し、次の式で表される。

\[E = h f\]

ここで、
\(E\) は光のエネルギー（J）
\(W\) は仕事関数（J）
\(K\) は電子の運動エネルギー（J）
\(h\) はプランク定数
\(f\) は振動数（Hz）である。

ポイント

• 電子が飛び出すかどうかは光の強さではなく振動数で決まる
• 一定の振動数（限界振動数）より低いと、どんなに強い光でも電子は出ない
• 光のエネルギーは粒として電子に伝わる（光子の考え方）