Het foto-elektrisch effect is een fenomeen waarbij elektronen worden uitgezonden door een materiaal wanneer het wordt blootgesteld aan licht.
Dit effect speelt een cruciale rol in digitale camera’s en andere beeldverwerkingsapparaten maar b.v. ook in zonnepanelen.
Zo werkt het:
- Fotonabsorptie
Wanneer licht (fotonen) op het oppervlak van een materiaal valt, zoals de beeldsensor in een digitale camera, kunnen de fotonen worden geabsorbeerd door de elektronen in het materiaal. - Excitatie van elektronen
Wanneer een foton wordt geabsorbeerd, draagt het zijn energie over aan een elektron in het materiaal. Deze energie kan ervoor zorgen dat het elektron aangeslagen wordt en naar een hogere energietoestand gaat. - Elektronenemissie
Bij het foto-elektrisch effect kan het aangeslagen elektron bij sommige materialen genoeg energie krijgen om los te breken van het oppervlak van het materiaal en een vrij elektron te worden. Deze emissie van elektronen creëert een elektrische stroom of signaal.
Lees ook: Het gedrag van elektronen
In digitale camera’s bestaat de beeldsensor meestal uit vele kleine lichtgevoelige elementen die pixels worden genoemd. Elke pixel bevat een lichtgevoelig materiaal dat het foto-elektrisch effect gebruikt om licht op te vangen en om te zetten in elektrische signalen. Wanneer licht de lens van de camera binnenkomt, valt het op de beeldsensor en het foto-elektrisch effect produceert elektrische signalen in elke pixel die overeenkomen met de intensiteit van het licht op die locatie. Deze signalen worden vervolgens verwerkt tot een digitaal beeld.
Het vermogen om licht om te zetten in elektrische signalen met een hoge gevoeligheid en nauwkeurigheid is essentieel voor het vastleggen van afbeeldingen van hoge kwaliteit in digitale camera’s. Verschillende soorten beeldsensoren, zoals CCD (Charge-Coupled Device) en CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) sensoren, gebruiken variaties van het foto-elektrisch effect om dit te bereiken.
