Jeste li čuli za fotoelektrični efekt? Ovdje vam nudimo sve informacije koje se tiču upečatljive teme koja proizlazi iz kvantne fizike. Saznajte više o njegovoj istoriji, objašnjenju i konceptu, kao io nekim eksponentima koji su dali doprinos ovoj grani fizike.
Šta je fotoelektrični efekat?
Fotoelektrični efekat leži u ekspresiji i ispoljavanju elektrona, što se vrši kroz provodnik koji može biti objekat koji ostvaruje indukciju elektromagnetnog zračenja. Ovo zračenje se prevodi u vidljivu svjetlost. Među nekim rasvjetama možemo pronaći sljedeće:
Fotoprovodljivost
On igra osnovnu ulogu zahvaljujući efektima koje ostvaruje povećanjem nivoa provodljivosti prevedene u električnu energiju koju svjetlost ispoljava. Ovaj eksperiment je razotkriven sredinom devetnaestog veka.
Fotonaponski efekat
Posebno se odnosi na činjenicu da pokreće efekat koji transformiše svjetlosnu energiju u suprotnosti s električnom. Činjenica koja je pokrenuta hiljadu osamsto osamdeset četvrte godine.
Otkriće
Otkriće fotoelektričnog efekta izvedeno je zahvaljujući studijama koje je proveo Heinrich Hertz hiljadu osamsto osamdeset sedme godine. Njegovo promatranje se nalazi pod pristupima koji uključuju krivulju koja se odbija između 2 elektrode, a koje su međusobno povezane pod visokim naponom, koji ima tendenciju da dosegne veće udaljenosti kada je obasjan UV svjetlom, što je potpuno drugačije nego kada je u mraku.
Prvi dokaz ove teorijske tačke je prikazan kroz definiciju ili opis koji je predložio Albert Einstein o fotoelektričnom efektu, dovodeći do zaključka da se čestica koja odgovara svjetlosti zove foton. Osnovu za stvaranje ove teorije zasnovane na svjetlosti koristio je Ajnštajn zahvaljujući eminentnim Planckovim studijama. Ko se potrudio da pokaže postojanje koliko.
La Biografija Maxa Plancka pokazuje nam prodor ovog naučnika u svijet fizike, pored toga što svjedoči o određenim priznanjima koja su dodijeljena zahvaljujući studijama sprovedenim o kvantima djelovanja. Uzimajući u obzir da je ova teorija na brz i fluidan način otvorila vrata na putu kvantne fizike.
El fotoelektrični efekt To je u suprotnosti sa rendgenskim zracima.S obzirom na to da fotoni ostvaruju prijenos elektrona u ovom procesu elektromagnetnog zračenja, dok je u slučaju rendgenskih zraka tek u nekoliko studija utvrđen sastav na kojem nastaju rendgenske zrake. Da su do 1985. godine otkriveni efekti i upotreba pomenutog zračenja zvanog zraci, od strane naučnika Wilhelma Rotgea.
fotoni
u fotoni predstavljene su energijama koje su ograničene vrstom frekvencije svjetlosti u obliku vala. Ako se nađemo u slučaju atoma, koji apsorbira određenu količinu energije koja izlazi iz određenog fotona, on ima velike količine energije koje mu omogućavaju da izbaci elektron iz dotičnog materijala, da bi kasnije otišao prema specifičan put koji završava u određenom prostoru.
Nakon gore navedenog, elektron se odbija od materijala. U suprotnom slučaju. Ako energija koju emituje foton nema dovoljnu snagu, elektron nema agilnost da pobjegne ili pobjegne iz dotičnog materijala.
Sa svoje strane, ne zavisi od promena koje generiše sila svetlosti da će energija prisutna u fotonu biti modifikovana, samo broj elektrona koji uspeju da pobegnu iz prostora na kome se nalaze ima moć da uradi dakle., zahvaljujući sili koju emituju elektroni, jasno je da ona ne zavisi od zračenja koje dostiže, već od emitovane frekvencije.
Općenito, elektron ne može izbaciti sve elektrone. fotoelektrični efekat, Vodi se računa da prvi izlaze oni kojima obično nije potrebna ekstremna sila za uspješno izbacivanje. U dielektričnom izolatoru, neki elektroni s velikom količinom energije mogu se vidjeti u valentnom pojasu.
U slučaju metala, obično nalazimo elektrone ispred širokog pojasa koji daje veliku provodljivost.
Stoga je kroz poluvodič moguće prikazati elektrone koji prenose veliku količinu energije. Što se tiče provodnika ovog tipa, malo elektrona se obično nalazi u pojasu koji stvara provodljivost.
Kada govorimo o sobnoj temperaturi obično nalazimo neke elektrone sa velikom količinom energije, koji su pronađeni vrlo blizu Fermijevih nivoa. Postoji energija koju elektron mora sadržavati da bi dosegao Fermijev nivo, to je poznato kao radna fuzija, dok se minimalna frekvencija potrebna da radijacija izbaci elektron naziva se frekvencija praga.
Procjena pomenute energetske količine je raznovrsna i nikada konstantna, što naravno zavisi u svakom trenutku od materijala i njegovih atomskih slojeva. Neki metalni materijali kao što su kalcijum i cezijum imaju veoma niske radne performanse. Iz tog razloga, mora biti apsolutno strogo da materijal bude čist što se atoma tiče.
Objašnjenje
Fotoni koji imaju svjetlosne zrake, zauzvrat imaju posebnu energiju, koja se utvrđuje frekvencijom koju svjetlost daje. Postupkom fotoemisije, ako se desi da elektron uspije apsorbirati energiju fotona, a foton ima energiju čak i veću od radne funkcije, elektron će biti izbačen iz materije.
Kako se energija zraka povećava, nema promjene u energijama fotona, postoji samo promjena u numeričkoj količini fotona. Stoga je očigledan zaključak da energija svakog elektrona nikada neće ovisiti o intenzitetu ili snazi koju svjetlost daje, već o energiji koju svaki foton proizvodi.
Strogo sva energija koju foton dobije mora biti privučena i zauzvrat se mora iskoristiti da se postigne oslobađanje elektrona koji je vezan za atom. U ovom slučaju, ta energija koja sadrži fotone koji uspije potrošiti jedan od ovih dijelova, odvaja elektron od atoma, a ostatak se pretvara kao doprinos kinetičke energije kao dio elektrona koji završava u slobodnoj čestici.
Albert, sa svoje strane, nije imao za cilj specifično proučavanje uzročnosti koju stvaraju elektroni u zračenju nekih metala, koji su kasnije postali kinetička energija, ali je iznio svoja relevantna zapažanja.
Pronašao je objašnjenje ponašanja izazvanog zračenjem. Kroz ovu akciju predloženo je da se posmatranjem objasni broj elektrona koji su napustili materijal, uzimajući u obzir da je frekvencija igrala fundamentalnu ulogu u izvođenim akcijama.
historia
U svetu fizike uspeli smo da razgraničimo istoriju nekih otkrića koja su zabeležena na tačne datume, zahvaljujući proučavanju nekih Važni naučnici koji je dao svoj doprinos raznim studijama i teorijama koje su danas pomogle da se objasne neki fenomeni fizike, među naučnicima koje možemo spomenuti nalazimo:
Heinrich Hertz
Ovaj naučnik uspeo je da izvede prvu studiju o posmatranju fotoelektričnog efekta hiljadu osamsto osamdeset sedme godine. Instrumenti pod kojima je izveo ovaj eksperiment zasnovani su na zavojnici na kojoj se mogla stvoriti iskra kao garancija da će funkcionisati kao prijemnik elektromagnetnih talasa.
Kako bi dobio potpunu viziju panorame, a zauzvrat postigao uočavanje iskre, on je prijemnik zatvorio u crnu kutiju ili kontejner. S obzirom na to, izvršena je apsorpcija UV svjetlosti, koja je lako omogućila skok elektrona. A zauzvrat, sila koja je sadržavala iskru obdarena električnom energijom koju je prijemnik proizvodio bila je direktno dokazana. Naučnik je objavio navedeni eksperiment čak i bez objašnjenja fenomena.
Joseph John Thomson
Do XNUMX. godine, naučnik Thomson je pripremao temelje za studiju posebno o katodnim zracima. Pod utjecajem Maxwella, naučnik zaključuje da su katodne zrake ukorijenjene u toku čestica koje su pronađene s različitim negativnim nabojima, kojima on daje naziv korpuskula, a da im na kraju daje ime elektrona.
Joseph je uzeo osnovu svog eksperimenta na potpuno zatvorenoj metalnoj ploči u vakuumskoj cijevi, izlažući navedeni element svjetlosti s potpunom razlikom u pogledu talasne dužine. Naučnik je vjerovao da elektromagnetno polje daje neke rezonancije s električnim poljem, te da se kroz to emituje čestica koja ima električni naboj.
Intenzitet koji je bio prisutan u pomenutoj struji opskrbljenoj električnom energijom bio je vrlo varijabilan u odnosu na nivoe intenziteta koje je svjetlost proizvodila. To je značilo da kako se svjetlost povećavala, tako se povećavala i struja. Njegovo prevođenje se vrši zahvaljujući činjenici da zračenje koje ima veću frekvenciju, zauzvrat proizvodi i čestice veće kinetičke energije.
Philipp Lenard
Tokom hiljadu i devetsto druge godine, ovaj naučnik je sproveo studiju o fotoelektričnom efektu u kojoj je manifestovao energetsku varijaciju elektrona, zaključivši da oni igraju fundamentalnu ulogu sa frekvencijom upadne svetlosti.
Albert Einstein
U hiljadu devetsto petoj izvršena je naučna formulacija čuvene teorije relativnosti koju je naučnik predložio po receptima koji su se zasnivali na matematičkim i numeričkim osnovama, što je omogućilo razumevanje nekih postupaka. Emisija elektrona bila je povezana s proizvodnjom i apsorpcijom svjetlosnih kvanta, koji su kasnije nazvani fotonima.
Godine 1905, iste godine kada je držao čas o teoriji relativnosti, Albert Ajnštajn je predložio istraživanje u kojem je razotkrio fenomen za koji se činilo da radi ispravno, u kojem je emisija elektrona nastala od strane apsorpcionih kvanta svetlosti, a činjenica koja će se kasnije nazvati fotonima.
U članku pod naslovom Euharistijsko gledište o proizvodnji i transformaciji svjetlosti, pokazao je kako ideja da diskretne čestice svjetlosti mogu generirati fotoelektrični efekat i također je pokazao prisustvo karakteristične frekvencije za svaki materijal ispod koje nije imalo efekta. Za ovo objašnjenje fotoelektričnog efekta Ajnštajn će dobiti Nobelovu nagradu za fiziku 1921.
Uzimajući u obzir Ajnštajnovu teoriju, energija sa kojom su elektroni bežali sa katode u isto vreme kada su se stalno dizali, kroz frekvenciju upadne svetlosti, dalje od intenzivnog oblika energije. Zaista, takav efekat nije bio viđen u davna vremena. Eksperimentalnu demonstraciju ovog aspekta izveo je 1915. američki fizičar Robert Andrews Millikan.
Konačno, svaki od gore navedenih naučnika dao je veliki doprinos proučavanju i otkriću fotoelektričnog efekta. Zahvaljujući čemu su danas znanje, ali i teorijski pristupi veoma dobro prihvaćeni.
Danas se ovaj nevjerovatni fotoelektrični efekat računa kao mehanizam koji se može naći u raznim elektronskim uređajima. Njegovo otkriće bilo je zaista važno zahvaljujući studijama koje su sprovedene kako bi se saznali neki efekti koje svjetlost ima.
Budući da su studije ovih naučnika, doprinosi koji su uspeli da naprave veliku razliku u svetu fizike. Zahvaljujući tome, kvantna fizika je naučna grana koja je stekla veliki nivo prestiža, koja se progresivno razvijala sa velikim zamahom i interesovanjem.
dualnost talas-čestica
Ovaj fenomen je fizički efekat koji je otkriven u prvom redu zajedno sa drugim spektrima istih karakteristika. To je dovelo do otkrića takozvane talasne čestice koja je komponenta kvantne mehanike. Svjetlost se ponaša poput valova i može proizvesti interferenciju i difrakciju kao u eksperimentu s dvostrukim prorezom Thomasa Younga, ali razmjenjuje energiju na diskretan način u energetskim paketima, fotonima, čija energija ovisi o frekvenciji elektromagnetnog zračenja.
Ovi ideali uspjeli su izgraditi teoriju elektromagnetnog zračenja sa izuzetno jasnim i definiranim osnovama, budući da su se kroz nju pojavila objašnjenja o drugim pojmovima koji su uključeni u funkcije koje zračenje obavlja.
Fotoelektrični efekat danas
Danas je fotoelektrični efekat obično kompletna osnova koja se može naći prije energetskih nivoa koji se manifestuju na fotonaponski način, ovaj tip efekta se obično nalazi u termoelektričnoj industriji, jer se manifestuje u nekim osjetljivim sistemima koji sadrže digitalizirane kamere.
U ostalim elementima, fotoelektrični efekat je prisutan u svakodnevnim kućanskim aparatima, od kojih je većina napravljena od vrlo potencijalnog materijala, kao što je bakar, ovi elementi ostvaruju proizvodnju potencijalnih električnih struja.
Ovaj fenomen se može naći i u tijelima koja su izložena refleksijama Sunca duži vremenski period. Čestice prašine koje čine površinu Mjeseca, nakon direktnog primanja ove svjetlosti, nabijaju se pozitivnom energijom, zahvaljujući udaru fotona. Ovi sićušni fragmenti, kada su nabijeni, odbijaju jedni druge, na taj način se podižu i formiraju tanku atmosferu.
Prirodni sateliti također primaju pozitivan električni naboj i ispunjavaju površinu koja je obasjana Suncem, međutim, u najmračnijem području, ona je napunjena negativnom energijom. Treba napomenuti da je potrebno uzeti u obzir ovu mogućnost akumulacije energije.
Konačno, otkriće fotoelektričnog efekta donijelo je sa sobom poboljšanje koje nam je s vremenom pomoglo da na veličanstven način razumijemo duboku strukturu koju svijet predstavlja. Zauzvrat, napredak koji je pokrenuo njegov učinak, prevodi se u sljedeće tehnološke napretke:
- Prijenos animiranih slika
- bioskopski napredak
- Televizija
- Teška mašinerija, koja se koristi u procesima industrijalizacije.
U oblasti električne energije, fotoelektrični efekat postiže nevjerovatne rezultate, jer je zahvaljujući njegovom korištenju moguća javna rasvjeta. Uzimajući u obzir da mnoge mašine koje obavljaju ovaj zadatak ne moraju da budu nadgledane ili nadgledane od strane bilo kog radnika ili rukovaoca, jer ovaj efekat automatski uključuje i gasi svetla koja osvetljavaju avenije ili ulice bilo kog mesta.
Bez sumnje, ovaj efekat je zaista kompleksan za razumevanje, međutim, njegova proučavanja su u davna vremena bila prilično detaljna, zahvaljujući naučnicima koji su dali prilično zanimljive i konkretne doprinose, koji su u potpunosti prepoznati na naučnom nivou.