Slyšeli jste o fotoelektrický efekt? Právě zde vám nabízíme všechny informace, které se týkají nápadného tématu, které vyplývá z kvantové fyziky. Dozvíte se o jeho historii, vysvětlení a konceptu, stejně jako o některých exponentech, kteří přispěli k tomuto odvětví fyziky.
Co je to fotoelektrický jev?
Fotoelektrický jev spočívá v expresi a projevu elektronů, který se provádí prostřednictvím vodiče, který může být předmětem, který dosahuje indukce elektromagnetického záření. Toto záření se převádí na vnímatelné světlo. Mezi některými světly můžeme najít následující:
Fotovodivost
Hraje zásadní roli díky účinkům, které zajišťuje zvýšením úrovní vodivosti převedené na elektřinu, kterou světlo vyvíjí. Tento experiment byl odhalen v polovině devatenáctého století.
Fotovoltaický efekt
Souvisí to zejména s tím, že spouští efekt, který přeměňuje světelnou energii na rozdíl od elektřiny. Skutečnost, která je spuštěna v roce tisíc osm set osmdesát čtyři.
Objev
K objevu fotoelektrického jevu došlo díky studiím, které provedl Heinrich Hertz v roce tisíc osm set osmdesát sedm. Jeho pozorování se nachází pod přístupy, které zahrnují křivku, která se odráží mezi 2 elektrodami a které jsou propojeny pod vysokým napětím, které má tendenci dosahovat větší vzdálenosti při osvětlení UV světlem, což je úplně jiné, než když je tma.
První důkaz tohoto teoretického bodu byl nastíněn prostřednictvím definice nebo popisu fotoelektrického jevu navrženého Albertem Einsteinem a dospěl k závěru, že částice, která odpovídá světlu, se nazývá foton. Základ pro vytvoření této teorie založené na světle použil Einstein díky významným studiím Plancka. Kdo vynaložil nějaké úsilí, aby ukázal existenci kolika.
La Životopis Maxe Plancka ukazuje nám vpád tohoto vědce do světa fyziky, navíc dokládá určitá uznání, která byla udělena díky studiím provedeným na kvantech akce. Vezmeme-li v úvahu, že tato teorie otevřela dveře na cestu kvantové fyziky rychlým a plynulým způsobem.
El fotoelektrický efekt Je to na rozdíl od rentgenového záření. Vezmeme-li v úvahu, že fotony při tomto procesu elektromagnetického záření dosahují přenosu elektronů, zatímco v případě rentgenového záření až několik studií ukázalo, že složení, na kterém se rentgenové záření generuje Že pro rok 1985 byly objeveny účinky a využití zmíněného záření zvaného paprsky, podle vědce Wilhelma Rotgeho.
fotony
L fotony jsou reprezentovány energiemi, které jsou ohraničeny typem světelné frekvence ve formě vlny. Pokud se ocitneme v případě atomu, který zjistí, že absorbuje určité množství energie, která se vynořuje z určitého fotonu, má velké energetické množství, které mu umožňuje vymrštit elektron z daného materiálu, aby se později vydal směrem k konkrétní cestu, která končí v určitém prostoru.
Po výše uvedeném je elektron odpuzován od materiálu. V opačném případě. Pokud energie, kterou foton vyzařuje, nemá dostatečnou sílu, elektron nemá schopnost uniknout nebo uniknout z daného materiálu.
Pokud jde o změnu energie přítomné ve fotonu, nezávisí na změnách generovaných silou světla, ale pouze počet elektronů, kterým se podaří uniknout z prostoru, ve kterém se nacházejí. takže díky síle, kterou elektrony vyzařují, je jasné, že není závislá na záření, kterého dosáhne, ale na vysílané frekvenci.
Obecně platí, že ne všechny elektrony mohou být elektronem vypuzeny. fotoelektrický efekt, Počítá se s tím, že jako první vyjdou ty, které k úspěšnému vyhození většinou nepotřebují extrémní sílu. V dielektrickém izolátoru lze ve valenčním pásmu vidět některé elektrony s velkým množstvím energie.
V případě kovu obvykle najdeme elektrony před širokým pásem, který poskytuje skvělé vodivost.
Proto je možné prostřednictvím polovodiče zobrazit elektrony, které přenášejí velké množství energie. Pokud jde o vodiče tohoto typu, v pásmu, který generuje vedení, se obvykle nachází málo elektronů.
Když mluvíme o pokojové teplotě, obvykle najdeme nějaké elektrony s velkým množstvím energie, které byly nalezeny velmi blízko Fermiho hladinám. Existuje energie, kterou musí elektron obsahovat, aby dosáhl Fermiho úrovně, toto je známé jako pracovní fúze, zatímco minimální frekvence potřebná k tomu, aby záření vypudilo elektron, se nazývá prahová frekvence.
Hodnocení uvedené energetické veličiny je všestranné a nikdy není konstantní, to samozřejmě vždy závisí na materiálu a jeho atomových vrstvách. Některé kovové materiály jako vápník a cesium mají velmi nízký pracovní výkon. Z tohoto důvodu musí být naprosto přísné, aby byl materiál čistý, co se atomů týče.
Vysvětlení
Fotony, které mají světelné paprsky, mají zase zvláštní energii, která je dána frekvencí, kterou světlo poskytuje. V případě, že se fotoemisním postupem podaří elektronu pohltit energii fotonu a foton má energii ještě větší, než je pracovní funkce, dojde k vypuzení elektronu z hmoty.
S rostoucí energií paprsku nedochází k žádné změně energií fotonů, dochází pouze ke změně číselného množství fotonů. Z toho je zřejmé, že energie každého elektronu nebude nikdy záviset na intenzitě nebo síle, kterou světlo poskytuje, ale na energii, kterou produkuje každý foton.
Veškerá energie, kterou foton získá, musí být přitahována a následně musí být použita k uvolnění elektronu, který je vázán k atomu. V tomto případě ta energie obsahující fotony, která zvládne spotřebovat jednu z těchto částí, odpojí elektron od atomu a zbytek se přemění jako příspěvek kinetické energie jako část elektronu končícího volnou částicí.
Albert ze své strany neměl za cíl konkrétní studium kauzality generované elektrony v záření některých kovů, které se později stalo kinetickou energií, nicméně provedl svá relevantní pozorování.
Našel vysvětlení chování vyvolaného zářením. Prostřednictvím této akce bylo navrženo vysvětlit pozorováním počet elektronů, které opustily materiál, s přihlédnutím k tomu, že frekvence hrála zásadní roli v prováděných akcích.
historie
Ve světě fyziky se nám díky studiu některých podařilo vymezit historii některých objevů, které jsou zaznamenány v přesných datech. Významní vědci kteří přispěli různými studiemi a teoriemi, které dnes pomohly vysvětlit některé jevy fyziky, mezi vědci, které můžeme zmínit, najdeme:
Heinrich Hertz
První studii o pozorování fotoelektrického jevu se tomuto vědci podařilo provést v roce tisíc osm set osmdesát sedm. Přístroje, pod kterými tento experiment prováděl, jsou založeny na cívce, na které by se dala vytvořit jiskra jako záruka, že bude fungovat jako přijímač elektromagnetických vln.
Aby získal úplnou představu o panoramatu a aby zase dosáhl pozorování jiskry, uzavřel přijímač do černé skříňky nebo nádoby. Vzhledem k tomu byla provedena absorpce UV světla, která snadno zajistila skok elektronů. A zase byla přímo prokázána síla obsažená v jiskře obdařené elektřinou, kterou přijímač produkoval. Vědec publikoval zmíněný experiment i bez vysvětlení jevu.
Josefa Jana Thomson
V roce XNUMX připravoval vědec Thomson základy pro studii zaměřenou na katodové paprsky. Pod vlivem Maxwella dochází učenec k závěru, že katodové paprsky byly zakořeněny v toku částic, které byly nalezeny s různými zápornými náboji, kterým dal jméno částice, a že nakonec dostaly jméno elektrony.
Joseph vzal základ svého experimentu na zcela uzavřené kovové desce ve vakuové trubici a vystavil uvedený prvek světlu s úplným rozdílem, pokud jde o vlnovou délku. Vědec věřil, že elektromagnetické pole dává určité rezonance s elektrickým polem a že skrz něj je emitováno tělísko vybavené elektrickým nábojem.
Intenzita, která byla přítomna v uvedeném proudu obdařeném elektřinou, byla velmi proměnlivá vzhledem k intenzivním úrovním, které světlo produkovalo. To znamenalo, že jak světlo přibývalo, zvětšoval se i proud. Jeho translace se uskutečňuje díky tomu, že záření, které má vyšší frekvenci, zase produkuje částice s větší kinetickou energií.
Philipp Lenard
V roce devatenáct set dva prováděl tento vědec studii o fotoelektrickém jevu, v níž projevoval energetické variace elektronů, přičemž došel k závěru, že hrají zásadní roli s frekvencí dopadajícího světla.
Albert Einstein
V roce devatenáct set pět byla provedena vědecká formulace slavné teorie relativity, navržená vědcem podle předpisů, které byly založeny na matematických a numerických základech, což umožňovalo pochopení některých postupů. Emise elektronů byla spojena s produkcí a absorpcí světelných kvant, kterým se později říkalo fotony.
V roce 1905, ve stejném roce, kdy měl přednášku o teorii relativity, navrhl Albert Einstein výzkum, ve kterém odhalil jev, který, jak se zdá, fungoval správně, ve kterém byla emise elektronů produkována absorpčními kvanty světla. skutečnost, která by se později nazývala fotony.
V článku nazvaném Eucharistický pohled na produkci a transformaci světla a ukázal, jak myšlenka, že jednotlivé částice světla by mohly generovat fotoelektrický efekt, a také ukázal přítomnost charakteristické frekvence pro každý materiál, pod kterou neměl žádný účinek. Za toto vysvětlení fotoelektrického jevu by Einstein dostal v roce 1921 Nobelovu cenu za fyziku.
Vezmeme-li v úvahu Einsteinovu teorii, energie, se kterou elektrony prchaly z katody ve stejnou dobu, kdy neustále stoupaly prostřednictvím frekvence dopadajícího světla pryč od intenzivní formy energie. Takový účinek nebyl ve starověku pozorován. Experimentální demonstraci tohoto aspektu provedl v roce 1915 americký fyzik Robert Andrews Millikan.
Konečně, každý z výše uvedených vědců významně přispěl ke studiu a objevu fotoelektrického jevu. Díky tomu jsou dnes znalosti a teoretické přístupy velmi dobře přijímány.
Dnes se tento neuvěřitelný fotoelektrický jev počítá jako mechanismus, který lze nalézt v různých elektronických zařízeních. Jeho objev byl opravdu důležitý díky studiím, které byly provedeny za účelem poznání některých účinků světla.
Jedná se o studie zmíněných vědců, příspěvky, které dokázaly výrazně změnit svět fyziky. Díky tomu je kvantová fyzika vědním oborem, který si vydobyl velkou prestiž a který se postupně rozvíjel s velkým impulsem a zájmem.
dualita vlna-částice
Tento jev je fyzikální efekt, který byl poprvé objeven spolu s dalšími spektry stejných charakteristik. Vznikl objev takzvané vlnové částice, která je součástí kvantové mechaniky. Světlo se chová jako vlny, je schopno produkovat interferenci a difrakci jako v experimentu Thomase Younga s dvojitou štěrbinou, ale energii si vyměňuje diskrétním způsobem v energetických balíčcích, fotonech, jejichž energie závisí na frekvenci elektromagnetického záření.
Tyto ideály dokázaly vybudovat teorii elektromagnetického záření s extrémně jasnými a definovanými základy, protože díky ní vznikla vysvětlení dalších pojmů, které se podílejí na funkcích, které záření vykonává.
Dnešní fotoelektrický jev
Fotoelektrický jev je dnes obvykle úplným základem, který lze nalézt před energetickými hladinami, které se projevují fotovoltaickým způsobem, tento typ jevu se obvykle vyskytuje v termoelektrickém průmyslu, jak se projevuje v některých citlivých systémech, které obsahují digitalizované kamery.
V jiných prvcích je fotoelektrický efekt přítomen u běžných domácích spotřebičů, z nichž většina je tvořena velmi potenciálním materiálem, jako je měď, tyto prvky dosahují produkce potenciálních elektrických proudů.
Tento jev lze nalézt i v tělesech, která jsou po značnou dobu vystavena odrazům Slunce. Prachové částice, které tvoří povrch Měsíce, se při přímém příjmu tohoto světla nabijí pozitivní energií, a to díky dopadu fotonů. Tyto drobné úlomky, které jsou nabité, se navzájem odpuzují, čímž stoupají a vytvářejí jemnou atmosféru.
Přirozené satelity také dostávají kladný elektrický náboj a vyplňují povrch, který je osvětlen Sluncem, avšak v nejtmavší oblasti je nabitý negativní energií. Nutno podotknout, že je nutné s touto eventualitou akumulace energie počítat.
Konečně, objev fotoelektrického jevu s sebou přinesl zlepšení, které nám postupem času pomohlo porozumět velkolepým způsobem hluboké struktuře, kterou svět představuje. Pokroky, které spustily jeho účinek, se zase promítají do následujících technologických pokroků:
- Přenos animovaných obrázků
- pokrok kinematografie
- Televize
- Těžké stroje používané v procesech industrializace.
V oblasti elektřiny dosahuje fotoelektrický efekt neuvěřitelných výsledků, protože díky jeho použití je možné veřejné osvětlení. Vezmeme-li v úvahu, že mnoho strojů, které provádějí tento úkol, nemusí být monitorováno nebo kontrolováno žádným pracovníkem nebo operátorem, protože tento efekt automaticky zapíná a vypíná světla, která osvětlují třídy nebo ulice jakéhokoli místa.
Pochopení tohoto efektu je bezpochyby velmi složité, nicméně jeho studie byly ve starověku poměrně podrobné, a to díky vědcům, kteří poskytli docela zajímavé a konkrétní příspěvky, které byly plně uznávány na vědecké úrovni.