Har du hørt om fotoelektrisk effekt? Lige her tilbyder vi dig al den information, der vedrører det slående emne, der dukker op fra kvantefysikken. Lær om dets historie, forklaring og koncept, samt nogle eksponenter, der har givet bidrag til denne gren af fysik.
Hvad er den fotoelektriske effekt?
Den fotoelektriske effekt ligger i udtrykket og manifestationen af elektroner, som udføres ved hjælp af en leder, der kan være et objekt, der opnår induktion af elektromagnetisk stråling. Denne stråling omsættes til mærkbart lys. Blandt nogle lyskastninger kan vi finde følgende:
Fotokonduktivitet
Det spiller en grundlæggende rolle takket være de virkninger, det udfører ved at øge ledningsevneniveauer omsat til elektricitet, som lyset udøver. Dette eksperiment blev afsløret i midten af det nittende århundrede.
Solcelleeffekt
Det hænger især sammen med, at det udløser en effekt, der omdanner lysenergi i modsætning til elektricitet. Faktum, der udløses i år tusind otte hundrede og fireogfirs.
descubrimiento
Opdagelsen af den fotoelektriske effekt udføres takket være undersøgelserne udført af Heinrich Hertz i år tusind otte hundrede og syvogfirs. Dens observation findes under de tilgange, der involverer en kurve, der hopper mellem 2 elektroder, og som er forbundet under en høj spænding, der har tendens til at nå større afstande, når den belyses af UV-lys, hvilket er helt anderledes, end når det er i mørke.
Det første bevis på dette teoretiske punkt blev skitseret gennem definitionen eller beskrivelsen foreslået af Albert Einstein om den fotoelektriske effekt, og nåede frem til den konklusion, at den partikel, der svarer til lys, kaldes en foton. Grundlaget for skabelsen af denne lys-baserede teori blev brugt af Einstein takket være de eminente studier af Planck. Hvem gjorde nogle anstrengelser for at vise eksistensen af hvor mange.
La Biografi af Max Planck viser os denne videnskabsmands indtrængen i fysikkens verden, ud over at bevise visse anerkendelser, der blev givet takket være de undersøgelser, der er udført af handlingskvanta. Under hensyntagen til, at denne teori åbnede dørene til kvantefysikkens vej på en hurtig og flydende måde.
El fotoelektrisk effekt Det er i modsætning til røntgenstråler, idet man tager i betragtning, at fotoner opnår overførsel af elektroner i denne proces med elektromagnetisk stråling, mens det i tilfælde af røntgenstråler først var ved flere undersøgelser, at sammensætningen, hvorpå røntgenstråler dannes. At i år 1985 er virkningerne og brugen af den stråling, kaldet stråler, af videnskabsmanden Wilhelm Rotge, opdaget.
fotoner
masse fotoner de er repræsenteret af energier, der er afgrænset af en type lysfrekvens i form af en bølge. Hvis vi finder os selv i tilfældet med et atom, som finder sig i at absorbere en vis mængde energi, der kommer ud fra en bestemt foton, har det store energimængder, der gør det muligt for det at kaste en elektron fra det pågældende materiale, for senere at gå mod en specifik vej, der ender i et bestemt rum.
Efter at have sket ovenstående, afstødes elektronen fra materialet. I det modsatte tilfælde. Hvis energien, som fotonen udsender, ikke har tilstrækkelig styrke, har elektronen ikke smidighed til at undslippe eller undslippe det pågældende materiale.
For sin del afhænger det ikke af de ændringer, der genereres af lysets kraft, at energien til stede i fotonen modificeres, kun antallet af elektroner, der formår at flygte ud af det rum, hvor de findes, har magten til at gøre det. så. Takket være den kraft, som elektronerne udsender, er det klart, at det ikke er afhængigt af den stråling, det når, men af den udsendte frekvens.
Generelt er ikke alle elektroner i stand til at blive udstødt af elektronen. fotoelektrisk effekt, Det tages i betragtning, at de første, der kommer ud, er dem, der normalt ikke har brug for ekstrem kraft for at opnå en vellykket udvisning. I en dielektrisk isolator kan nogle elektroner med store mængder energi ses i valensbåndet.
Ved metal finder vi normalt elektronerne foran et bredt bånd, der giver en fantastisk ledning.
Derfor er det gennem halvlederen muligt at vise de elektroner, der transmitterer en stor mængde energi. Med hensyn til ledere af denne type findes der normalt få elektroner i det bånd, der genererer ledning.
Når vi taler om stuetemperatur, finder vi normalt nogle elektroner med store mængder energi, som er fundet meget tæt på Fermi-niveauerne. Der er en energi, som en elektron skal indeholde for at nå et Fermi-niveau, dette er kendt som working fusion, mens den mindste frekvens, der er nødvendig for, at stråling kan udstøde en elektron, kaldes tærskelfrekvensen.
Vurderingen af nævnte energetiske mængde er alsidig og aldrig konstant, dette naturligvis afhængigt af materialet og dets atomlag. Nogle metalliske materialer såsom calcium og cæsium har meget lav arbejdsydelse. Af denne grund skal det være absolut strengt, at materialet er rent for så vidt angår atomerne.
forklaring
De fotoner, der har lysstråler, har til gengæld en ejendommelig energi, som er etableret af den frekvens, som lyset giver. Hvis det gennem fotoemissionsproceduren er tilfældet, at en elektron formår at absorbere energien fra en foton, og fotonen har energien endnu større end arbejdsfunktionen, vil elektronen blive udstødt fra stoffet.
Når strålens energi øges, er der ingen ændring i fotonenergierne, der er kun en ændring i fotonernes numeriske mængde. Derfor er den åbenlyse konklusion, at energien af hver elektron aldrig vil afhænge af den intensitet eller styrke, som lyset giver, men af den energi, som hver foton producerer.
Strengt al den energi, som fotonen erhverver, skal tiltrækkes og skal igen bruges til at opnå frigivelsen af en elektron, der er bundet til et atom. I dette tilfælde løsner den energi, der indeholder fotonerne, der formår at forbruge en af disse dele, elektronen fra atomet, og resten omdannes som et bidrag af den kinetiske energi som en del af elektronen, der ender i en fri partikel.
Albert havde på sin side ikke som mål det specifikke studie af kausaliteten genereret af elektronerne i strålingen fra nogle metaller, som senere blev til kinetisk energi, dog gjorde han sine relevante observationer.
Han fandt forklaringen på strålingens adfærd. Gennem denne handling blev det foreslået at forklare gennem observation antallet af elektroner, der forlod materialet, under hensyntagen til, at frekvensen spillede en grundlæggende rolle i de udførte handlinger.
historie
I fysikkens verden formåede vi at afgrænse historien om nogle opdagelser, der er registreret på nøjagtige datoer, takket være undersøgelsen af nogle Vigtige forskere som har bidraget med forskellige undersøgelser og teorier, der i dag har været med til at forklare nogle fysikfænomener, blandt de videnskabsmænd, som vi kan nævne, finder vi:
Heinrich Hertz
Denne videnskabsmand formåede at udføre den første undersøgelse om observation af den fotoelektriske effekt i år tusind otte hundrede og syvogfirs. De instrumenter, hvorunder han udførte dette eksperiment, er baseret på en spole, hvorpå der kunne laves en gnist som garanti for, at den ville fungere som modtager af elektromagnetiske bølger.
For at opnå en fuldstændig vision af panoramaet, og til gengæld for at opnå observation af gnisten, lukkede han modtageren i en sort boks eller beholder. På denne baggrund blev der udført en absorption af UV-lys, hvilket let gav elektronernes spring. Og til gengæld blev kraften indeholdt i gnisten udstyret med elektricitet, som modtageren producerede, direkte bevist. Forskeren offentliggjorde nævnte eksperiment selv uden at forklare fænomenet.
Joseph John Thomson
I XNUMX var videnskabsmanden Thomson ved at forberede grundlaget for en undersøgelse specifikt om katodestråler. Under påvirkning af Maxwell konkluderer den lærde, at katodestrålerne var forankret i en strøm af partikler, der blev fundet med forskellige negative ladninger, som han giver navnet på blodlegemer, og at de endelig får navnet elektroner.
Joseph tog grundlaget for sit eksperiment på en fuldstændig lukket metalplade i et vakuumrør, der udsatte nævnte element for lys med en fuldstændig forskel med hensyn til bølgelængde. Videnskabsmanden mente, at det elektromagnetiske felt giver nogle resonanser med det elektriske felt, og at der gennem dette udsendes et blodlegeme udstyret med en elektrisk ladning.
Intensiteten, der var til stede i nævnte strøm udstyret med elektricitet, var meget variabel i forhold til de intense niveauer, som lyset producerede. Det betød, at efterhånden som lyset steg, steg strømmen også. Dens translation udføres takket være det faktum, at strålingen, der har en højere frekvens, til gengæld også producerer partikler med større kinetisk energi.
Philipp Lenard
For året nitten hundrede og to udførte denne videnskabsmand en undersøgelse af den fotoelektriske effekt, hvori han manifesterede elektronernes energiske variation, og konkluderede, at de spiller en fundamental rolle med frekvensen af det indfaldende lys.
Albert Einstein
I nitten hundrede og fem udføres den videnskabelige formulering af den berømte relativitetsteori, som videnskabsmanden foreslår under recepter, der var baseret på matematiske og numeriske baser, hvilket gjorde det muligt at forstå nogle procedurer. Emissionen af elektroner var forbundet med produktion og absorption af lyskvanter, som senere blev kaldt fotoner.
I 1905, samme år som han holdt en klasse i relativitetsteorien, foreslog Albert Einstein en undersøgelse, hvor han afslørede et fænomen, der så ud til at fungere korrekt, hvor emissionen af elektroner blev produceret af lysets absorptionskvanta, en faktum, der senere ville blive kaldt fotoner.
I en artikel med titlen A Eucharistic Viewpoint on the Production and Transformation of Light, og viste, hvordan ideen om, at diskrete partikler af lys kunne generere den fotoelektriske effekt, og også viste tilstedeværelsen af en karakteristisk frekvens for hvert materiale nedenfor, som ikke havde nogen effekt. For denne forklaring af den fotoelektriske effekt ville Einstein modtage Nobelprisen i fysik i 1921.
Under hensyntagen til Einsteins teori, den energi, hvormed elektronerne flygtede fra katoden samtidig med, at de steg støt, gennem frekvensen af det indfaldende lys, væk fra den intense form for energi. I høj grad var en sådan virkning ikke set i oldtiden. Den eksperimentelle demonstration af dette aspekt blev udført i 1915 af den amerikanske fysiker Robert Andrews Millikan.
Endelig har hver og en af de ovenfor nævnte videnskabsmænd ydet store bidrag til undersøgelsen og opdagelsen af den fotoelektriske effekt. Takket være det i dag er viden og de teoretiske tilgange blevet meget godt modtaget.
I dag tæller denne utrolige fotoelektriske effekt som en mekanisme, der kan findes i forskelligt elektronisk udstyr. Hans opdagelse var virkelig vigtig takket være de undersøgelser, der blev udført for at kende nogle effekter, som lys har.
At være undersøgelser af nævnte videnskabsmænd, bidrag, der formåede at gøre en stor forskel i fysikkens verden. Takket være dette er kvantefysik en videnskabelig gren, der opnåede et højt niveau af prestige, som gradvist udviklede sig med stor fremdrift og interesse.
bølge-partikel dualitet
Dette fænomen er den fysiske effekt, der blev opdaget i første omgang sammen med andre spektre med samme egenskaber. Det startede opdagelsen af den såkaldte bølgepartikel, der er en del af kvantemekanikken. Lys opfører sig som bølger og er i stand til at producere interferens og diffraktion som i Thomas Youngs dobbeltspalte-eksperiment, men det udveksler energi på en diskret måde i energipakker, fotoner, hvis energi afhænger af frekvensen af elektromagnetisk stråling.
Disse idealer formåede at bygge en teori om elektromagnetisk stråling med ekstremt klare og definerede baser, da der gennem den opstod forklaringer om andre udtryk, der er involveret i de funktioner, som stråling udfører.
Fotoelektrisk effekt i dag
I dag er den fotoelektriske effekt normalt det komplette grundlag, der kan findes før de energiske niveauer, der manifesteres på en fotovoltaisk måde, denne type effekt findes normalt i termoelektriske industrier, da den kommer til udtryk i nogle følsomme systemer, der indeholder kameraer digitaliseret.
I andre elementer er den fotoelektriske effekt til stede i daglige husholdningsapparater, hvoraf de fleste består af et meget potentielt materiale, såsom kobber, disse elementer opnår produktion af potentielle elektriske strømme.
Vi kan også finde dette fænomen i kroppe, der er udsat for Solens refleksioner i en længere periode. Støvpartiklerne, der udgør Månens overflade, er, når de modtager dette lys direkte, ladet med positiv energi, dette er takket være fotonernes påvirkning. Disse bittesmå fragmenter, der bliver ladet, frastøder hinanden og rejser sig således og danner en spinkel atmosfære.
Naturlige satellitter modtager også en positiv elektrisk ladning og fylder overfladen, der er oplyst af Solen, men i det mørkeste område er den ladet med negativ energi. Det skal bemærkes, at det er nødvendigt at tage højde for denne eventualitet med energiakkumulering.
Endelig medførte opdagelsen af den fotoelektriske effekt den forbedring, der over tid hjalp os til på en storslået måde at forstå den dybe struktur, som verden præsenterer. Til gengæld omsættes de fremskridt, der udløste dens effekt, til følgende teknologiske fremskridt:
- Transmission af animerede billeder
- biografens fremskridt
- TV
- Tungt maskineri, der bruges i industrialiseringsprocesser.
Inden for elektricitet opnår den fotoelektriske effekt utrolige resultater, da offentlig belysning er mulig takket være dens brug. I betragtning af, at mange af de maskiner, der udfører denne opgave, ikke behøver at blive overvåget eller overvåget af nogen arbejder eller operatør, da denne effekt automatisk tænder og slukker lysene, der oplyser veje eller gader ethvert sted.
Uden tvivl er denne effekt virkelig kompleks at forstå, men dens undersøgelser var ret dybtgående i oldtiden, takket være videnskabsmænd, der ydede ganske interessante og konkrete bidrag, som er blevet fuldt anerkendt på det videnskabelige niveau.