# על גבולות האפקט הפוטואלקטרי

> באמצעות האפקט הפוטואלקטרי הקלאסי, איינשטין הוכיח ב-1905 שלאור יש גם מאפיינים של חלקיק. אך כאשר מדובר באורך גל של 13 ננומטר בלבד, ובעצמת קרינה גבוהה של פטאוואט (10 בחזקת 15 וואט) לסמ"ר, משהו אחר מתרחש באמצעות האפקט הפוטואלקטרי הקלאסי, איינשטין הוכיח ב-1905 שלאור יש גם מאפיינים של חלקיק. אך אור בעל עצמה גבוהה מאוד, גורם לדברים מופלאים להתרחש. כך גילו מדענים מהמכון פיזיקליך טכניך בונדסנסטאלט (PTB) ועמיתים מהמכון דסי בהמבורג,…

- Canonical: https://www.hayadan.org.il/at-the-limits-of-the-photoelectric-effect-0205092
- Author: יעל פטר
- Published: 2009-05-02T00:15:30+03:00
- Modified: 2009-04-29T11:03:04+03:00
- Sections: פיזיקה קוונטית
- Topics: אפקט פוטואלטקרי, תורת הקוונטים

## Article

באמצעות האפקט הפוטואלקטרי הקלאסי, איינשטין הוכיח ב-1905 שלאור יש גם מאפיינים של חלקיק. אך כאשר מדובר באורך גל של 13 ננומטר בלבד, ובעצמת קרינה גבוהה של פטאוואט (10 בחזקת 15 וואט) לסמ"ר, משהו אחר מתרחש באמצעות האפקט הפוטואלקטרי הקלאסי, איינשטין הוכיח ב-1905 שלאור יש גם מאפיינים של חלקיק. אך אור בעל עצמה גבוהה מאוד, גורם לדברים מופלאים להתרחש. כך גילו מדענים מהמכון פיזיקליך טכניך בונדסנסטאלט (PTB) ועמיתים מהמכון דסי בהמבורג, בעזרת הלייזר פלאש- לייזר האלקטרונים החופשיים הגדול לקרני רנטגן. המודלים הנוכחיים המבוססים על רעיונו של איינשטין, מתוארים בפשטות כך: אם לפוטון יש מספיק אנרגיה, הוא יכול לנגוח החוצה אלקטרון פנימי מתוך אטום. אך כאשר מדובר באורך גל של 13 ננומטר בלבד, ובעצמת קרינה גבוהה של פטאוואט (10 בחזקת 15 וואט) לסמ"ר, משהו אחר מתרחש, לפחות עם סוג מסוים של אטומים: באטומי החומר קסנון, כאשר שולחים חבילת גלי אור, זה גורם למספר עצום של אלקטרונים פנימיים להיפלט. אפקט זה תלוי באופן ישיר בסוג החומר, ולא רק בעצמת הקרינה המעוררת, כפי שנהגו לחשוב בעבר. למחקר שמפורסם כעת בכתב העת Physical Review Letters ,יש השלכות על ניסויים שעתידים להתקיים במתקני לייזרים של קרני רנטגן ברחבי העולם. המדענים למעשה רצו לפתח שיטות לאפנון לייזרי רנטגן לפי רמות קרינה. הם עוררו סוגי גזים שונים כדי לחזק את עוצמת הלייזר מאפקט היוניזציה. המטרה הייתה לאפנן את הלייזר כך שיוכל למשל לעשות ליתוגרפיה באור אולטרה-סגול קיצוני (EUV). ליתוגרפיה מסוג זה עם אורך גל של 13 ננו-מטרים בלבד, נחשבת לטכנולוגית העתיד ביצור שבבי המחשב הקטנים ביותר. אך במהלך הניסויים בפלאש, לייזר האלקטרונים החופשיים בהמבורג, המאפשר בין היתר את הליתוגרפיה האולטרה-סגולית הקיצונית, באופן בלתי צפוי גילו המדענים תגליות שמערערות יסודות של הפיזיקה. בעזרת האפקט הפוטואלקטרי, חלקיק אור בודד (פוטון), בעל אנרגיה מספיק גדולה שמתנגש באטום גורם לפליטה של אלקטרון בודד. את התהליך הזה, שמדגים את המבנה הקוונטי של האור, ניתן לחשב באמצעות משוואותיו של איינשטין. בעוצמות גבוהות מאוד, יכולה להתרחש גם יוניזציה רב-פוטונית, תהליך שבו מפציצים אטום של חומר בחבילות של פוטונים וזה גורם לאטום לפלוט מספר אלקטרונים פנימיים בו זמנית. אבל המודלים התיאורטיים הללו נכשלים להסביר תהליכים בגלי רנטגן רכים כמו אלו שמתרחשים בלייזר פלאש. לפי הניסויים גם טיב החומר והקשרים בין האלקטרונים באטומים משפיעים על רמות העירור. חקירה בתחום זה תשמש בסיס חשוב לניסויים בעתיד במתקני הלייזר הגדולים לקרני רנטגן שעומדים לקום בארה"ב, יפן ואירופה. [להודעה לעיתונות של החוקרים](http://www.sciencedaily.com/releases/2009/04/090424081038.htm)