Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο: Ένα συνηθισμένο, θεμελιώδες σφάλμα

Η απλότητα της εξήγησης Einstein για το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, φαίνεται πως έχει οδηγήσει πολλούς συγγραφείς επιστημονικών συγγραμμάτων ή εργαστηριακών οδηγών, να αγνοήσουν την πολυπλοκότητα της πειραματικής μελέτης του φαινομένου. Το συνηθισμένο σφάλμα που γίνεται είναι διπλό: λανθασμένος υπολογισμός της συχνότητας κατωφλίου και του έργου εξαγωγής του μετάλλου της καθόδου και η βασική αιτία είναι πως δε λαμβάνεται υπόψη το δυναμικό που αναπτύσσεται λόγω της επαφής μεταξύ ανόδου και καθόδου του φωτοκυττάρου. 

Από το άρθρο του Robert Millikan "A DIRECT PHOTOELECTRIC DETERMINATION OF PLANCK’s h”

Το πρόβλημα είχε εντοπιστεί από τον Robert Millikan ο οποίος στη σειρά των πειραμάτων του, με τα οποία επιβεβαίωσε την ισχύ της εξίσωσης Einstein για το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο και άνοιξε το δρόμο για την αποδοχή της σχετικής θεωρίας από την επιστημονική κοινότητα και τη βράβευση του Einstein με το βραβείο Nobel, ακολούθησε ιδιαίτερη τεχνική για τον υπολογισμό της συχνότητας κατωφλίου. Το επανέφερε στην προσοχή της εκπαιδευτικής κοινότητας  ο καθηγητής A. N. James  στο άρθρο του “Photoelectric effect, a common fundamental error” (τον τίτλο του οποίου δανείζομαι εδώ), που δημοσιεύτηκε το Σεπτέμβριο του 1973 στο περιοδικό Physics Education. Στην ελληνική βιβλιογραφία έχουν εντοπιστεί τα: 

1.  Ελ. Ηλιόπουλος “Προχωρημένα Εργαστήρια Φυσικής Ι”. Πανεπιστήμιο Κρήτης, Ηράκλειο 2014. Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: https://opencourses.uoc.gr

2. Εμμανουήλ Δρης: Το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, https://blogs.sch.gr/yliko1/files/2023/06/Εμμανουήλ_Δρης_ABOUTPHOTOELECTRICEFFECT0623.pdf (ευχαριστώ το συνάδελφο και φίλο Σπύρο Χόρτη από το ΕΚΦΕ Λευκάδας που μου επισήμανε την ύπαρξη του άρθρου).

που θέτουν το ζήτημα της πειραματικής μελέτης στη σωστή του βάση.

Ένα κείμενό μου με την ανάλυση του θέματος θα βρείτε ΕΔΩ.

Το συμπέρασμα που προκύπτει είναι πως στο Σχολικό εργαστήριο και με τις υπάρχουσες πειραματικές διατάξεις δε μπορούμε ή δεν είναι εύκολο να κάνουμε ανεξάρτητο υπολογισμό του δυναμικού επαφής ανόδου-καθόδου και συνεπώς δεν είναι δυνατός ο υπολογισμός ούτε της συχνότητας κατωφλίου, ούτε και του έργου εξαγωγής του μετάλλου της καθόδου.