Hast du schon davon gehört? photoelektrischer Effekt? Genau hier bieten wir Ihnen alle Informationen rund um das brisante Thema, das sich aus der Quantenphysik ergibt. Erfahren Sie mehr über seine Geschichte, Erklärung und sein Konzept sowie über einige Exponenten, die Beiträge zu diesem Zweig der Physik geleistet haben.
Was ist der photoelektrische Effekt?
Der photoelektrische Effekt liegt in der Expression und Manifestation von Elektronen, die mittels eines Leiters durchgeführt wird, der ein Objekt sein kann, das die Induktion elektromagnetischer Strahlung erreicht. Diese Strahlung wird in wahrnehmbares Licht übersetzt. Unter einigen Lichtblicken können wir Folgendes finden:
Photoleitfähigkeit
Es spielt eine grundlegende Rolle dank der Wirkungen, die es durch die Erhöhung der Leitfähigkeit ausübt, die in Elektrizität umgewandelt wird, die das Licht ausübt. Dieses Experiment wurde Mitte des XNUMX. Jahrhunderts aufgedeckt.
Photovoltaik-Effekt
Es hängt vor allem damit zusammen, dass es einen Effekt auslöst, der Lichtenergie im Gegensatz zu Elektrizität umwandelt. Tatsache, die im Jahr eintausendachthundertvierundachtzig ausgelöst wird.
Entdeckung
Die Entdeckung des photoelektrischen Effekts erfolgt dank der Studien von Heinrich Hertz im Jahr eintausendachthundertsiebenundachtzig. Seine Beobachtung findet sich unter den Ansätzen, die eine Kurve beinhalten, die zwischen 2 Elektroden springt und die unter Hochspannung miteinander verbunden sind, die dazu neigen, größere Entfernungen zu erreichen, wenn sie mit UV-Licht beleuchtet werden, was völlig anders ist als bei Dunkelheit.
Der erste Beweis für diesen theoretischen Punkt wurde durch die von Albert Einstein vorgeschlagene Definition oder Beschreibung des photoelektrischen Effekts skizziert, der zu dem Schluss kam, dass das Teilchen, das dem Licht entspricht, ein Photon genannt wird. Die Grundlage für die Schaffung dieser auf Licht basierenden Theorie wurde von Einstein dank der herausragenden Studien von Planck verwendet. Wer hat sich Mühe gegeben, die Existenz von wie vielen zu zeigen.
La Biographie von Max Planck zeigt uns das Eindringen dieses Wissenschaftlers in die Welt der Physik, zusätzlich zu einigen Anerkennungen, die dank der Studien zu den Wirkungsquanten gewährt wurden. Unter Berücksichtigung, dass diese Theorie die Türen zum Weg der Quantenphysik auf schnelle und flüssige Weise öffnete.
El photoelektrischer Effekt Im Gegensatz zu Röntgenstrahlen wird berücksichtigt, dass Photonen bei diesem Prozess der elektromagnetischen Strahlung die Übertragung von Elektronen erreichen, während bei Röntgenstrahlen erst in mehreren Studien die Zusammensetzung ermittelt wurde, auf der Röntgenstrahlen erzeugt werden Dass im Jahr 1985 die Wirkung und Verwendung dieser Strahlung, genannt Strahlen, durch den Wissenschaftler Wilhelm Rotge entdeckt wird.
Photonen
Die Photonen sie werden durch Energien dargestellt, die durch eine Art Lichtfrequenz in Form einer Welle begrenzt sind. Wenn wir uns mit dem Fall eines Atoms wiederfinden, das eine bestimmte Energiemenge absorbiert, die von einem bestimmten Photon ausgeht, hat es große Energiemengen, die es ihm ermöglichen, ein Elektron aus dem betreffenden Material zu werfen, um später in Richtung a zu gehen bestimmter Pfad, der in einem bestimmten Raum endet.
Nachdem dies geschehen ist, wird das Elektron von dem Material abgestoßen. Im umgekehrten Fall. Wenn die Energie, die das Photon ausstrahlt, nicht stark genug ist, hat das Elektron nicht die Beweglichkeit, um aus dem betreffenden Material zu entkommen oder zu entkommen.
Es hängt seinerseits nicht von den durch die Lichtkraft erzeugten Änderungen ab, dass die im Photon vorhandene Energie modifiziert wird, sondern nur die Anzahl der Elektronen, die es schaffen, aus dem Raum, in dem sie sich befinden, zu entkommen, hat die Kraft, dies zu tun so. Dank der Kraft, die die Elektronen aussenden, ist es klar, dass sie nicht von der Strahlung abhängt, die sie erreichen, sondern von der emittierten Frequenz.
Im Allgemeinen können nicht alle Elektronen vom Elektron vertrieben werden. photoelektrischer Effekt, Es wird berücksichtigt, dass die ersten herauskommen, die normalerweise keine extreme Kraft benötigen, um eine erfolgreiche Austreibung zu erreichen. In einem dielektrischen Isolator sind einige Elektronen mit großen Energiemengen im Valenzband zu sehen.
Im Fall von Metall finden wir die Elektronen normalerweise vor einem breiten Band, das eine hervorragende Leitung ergibt.
Daher ist es durch den Halbleiter möglich, die Elektronen zu zeigen, die eine große Energiemenge übertragen. Bei Leitern dieser Art befinden sich normalerweise wenige Elektronen in dem Band, das die Leitung erzeugt.
Wenn wir über Raumtemperatur sprechen, finden wir normalerweise einige Elektronen mit großen Energiemengen, die sehr nahe an den Fermi-Niveaus gefunden wurden. Es gibt eine Energie, die ein Elektron enthalten muss, um ein Fermi-Niveau zu erreichen, dies wird als Arbeitsfusion bezeichnet, während die Mindestfrequenz, die zum Ausstoßen eines Elektrons durch Strahlung erforderlich ist, als Schwellenfrequenz bezeichnet wird.
Die Bewertung dieser energetischen Größe ist vielseitig und niemals konstant, dies natürlich immer abhängig vom Material und seinen Atomlagen. Einige metallische Materialien wie Calcium und Cäsium haben eine sehr geringe Arbeitsleistung. Aus diesem Grund muss absolut darauf geachtet werden, dass das Material atomar sauber ist.
Erklärung
Die Photonen, die Lichtstrahlen haben, haben wiederum eine besondere Energie, die durch die Frequenz bestimmt wird, die das Licht liefert. Wenn es durch das Photoemissionsverfahren gelingt, dass ein Elektron die Energie eines Photons absorbiert und das Photon eine Energie hat, die noch größer ist als die Austrittsarbeit, wird das Elektron aus der Materie ausgestoßen.
Wenn die Energie des Strahls zunimmt, gibt es keine Änderung in den Photonenenergien, es gibt nur eine Änderung in der numerischen Menge der Photonen. Daher ist die offensichtliche Schlussfolgerung, dass die Energie jedes Elektrons niemals von der Intensität oder Stärke des Lichts abhängt, sondern von der Energie, die jedes Photon erzeugt.
Streng genommen muss die gesamte Energie, die das Photon aufnimmt, angezogen und wiederum verwendet werden, um ein an ein Atom gebundenes Elektron freizusetzen. In diesem Fall löst die besagte Energie, die die Photonen enthält, die es schafft, einen dieser Teile zu verbrauchen, das Elektron vom Atom und der Rest wird als Beitrag der kinetischen Energie als Teil des Elektrons umgewandelt, das in einem freien Teilchen endet.
Albert seinerseits hatte nicht das spezifische Studium der Kausalität zum Ziel, die von den Elektronen in der Strahlung einiger Metalle erzeugt wird, die später zu kinetischer Energie wurde, aber er machte seine einschlägigen Beobachtungen.
Er fand die Erklärung für das durch Strahlung ausgeübte Verhalten. Es wurde vorgeschlagen, durch diese Aktion die Anzahl der Elektronen, die das Material verlassen, durch Beobachtung zu erklären, wobei zu berücksichtigen ist, dass die Frequenz eine grundlegende Rolle bei den durchgeführten Aktionen spielt.
Geschichte
In der Welt der Physik ist es uns dank der Untersuchung einiger gelungen, die Geschichte einiger Entdeckungen einzugrenzen, die an genauen Daten aufgezeichnet sind Wichtige Wissenschaftler die mit verschiedenen Studien und Theorien beigetragen haben, die heute dazu beigetragen haben, einige Phänomene der Physik zu erklären, unter den Wissenschaftlern, die wir erwähnen können, finden wir:
Heinrich Hertz
Diesem Wissenschaftler gelang es, im Jahr eintausendachthundertsiebenundachtzig die erste Studie zur Beobachtung des photoelektrischen Effekts durchzuführen. Die Instrumente, unter denen er dieses Experiment durchführte, basieren auf einer Spule, auf der ein Funke erzeugt werden konnte, um sicherzustellen, dass sie als Empfänger elektromagnetischer Wellen funktionieren würde.
Um eine vollständige Sicht auf das Panorama zu erhalten und um wiederum die Beobachtung des Funkens zu erreichen, schloss er den Empfänger in eine schwarze Kiste oder einen Behälter ein. Vor diesem Hintergrund wurde eine Absorption von UV-Licht durchgeführt, die leicht den Sprung von Elektronen ermöglichte. Und wiederum wurde die Kraft, die in dem mit Elektrizität ausgestatteten Funken enthalten war, den der Empfänger erzeugte, direkt nachgewiesen. Der Wissenschaftler veröffentlichte das Experiment, auch ohne das Phänomen zu erklären.
Josef Johannes Thomson
Bis XNUMX bereitete der Wissenschaftler Thomson die Grundlagen für eine Studie speziell über Kathodenstrahlen vor. Unter dem Einfluss von Maxwell kommt der Gelehrte zu dem Schluss, dass die Kathodenstrahlen in einem Strom von Teilchen wurzeln, die mit verschiedenen negativen Ladungen gefunden wurden, denen er den Namen Korpuskeln gibt, und dass sie schließlich den Namen Elektronen erhalten.
Joseph nahm die Grundlage seines Experiments an einer vollständig geschlossenen Metallplatte in einer Vakuumröhre und setzte dieses Element Licht mit einem völlig unterschiedlichen Wellenlängenbereich aus. Der Wissenschaftler glaubte, dass das elektromagnetische Feld einige Resonanzen mit dem elektrischen Feld ergibt und dass ein mit einer elektrischen Ladung ausgestattetes Korpuskel durch es emittiert wird.
Die Intensität, die in dem mit Elektrizität ausgestatteten Strom vorhanden war, war angesichts der Intensität, die das Licht erzeugte, sehr variabel. Das bedeutete, dass mit zunehmendem Licht auch der Strom zunahm. Seine Translation erfolgt dank der Tatsache, dass die Strahlung mit höherer Frequenz ihrerseits auch Teilchen mit größerer kinetischer Energie erzeugt.
Philipp Lenard
Für das Jahr XNUMX führte dieser Wissenschaftler eine Studie über den photoelektrischen Effekt durch, in der er die energetische Variation der Elektronen manifestierte und zu dem Schluss kam, dass sie eine grundlegende Rolle bei der Frequenz des einfallenden Lichts spielen.
Albert Einstein
Im Jahr XNUMX wurde die wissenschaftliche Formulierung der berühmten Relativitätstheorie durchgeführt, die von Wissenschaftlern nach Rezepten vorgeschlagen wurde, die auf mathematischen und numerischen Grundlagen basierten, die das Verständnis einiger Verfahren ermöglichten. Die Emission von Elektronen war mit der Erzeugung und Absorption von Lichtquanten verbunden, die später Photonen genannt wurden.
1905, im selben Jahr, in dem er einen Kurs über Relativitätstheorie hielt, schlug Albert Einstein eine Untersuchung vor, in der er ein scheinbar richtig funktionierendes Phänomen aufdeckte, bei dem die Emission von Elektronen durch die Absorption von Lichtquanten hervorgerufen wurde, a Tatsache, die man später Photonen nennen würde.
In einem Artikel mit dem Titel A Eucharistic Viewpoint on the Production and Transformation of Light zeigte er, wie die Idee, dass diskrete Lichtpartikel den photoelektrischen Effekt erzeugen könnten, und zeigte auch das Vorhandensein einer charakteristischen Frequenz für jedes Material darunter, das keine Wirkung hatte. Für diese Erklärung des photoelektrischen Effekts erhielt Einstein 1921 den Nobelpreis für Physik.
Unter Berücksichtigung von Einsteins Theorie stieg die Energie, mit der die Elektronen gleichzeitig aus der Kathode flohen, stetig an, durch die Frequenz des einfallenden Lichts, weg von der intensiven Energieform. Vor allem war ein solcher Effekt in der Antike nicht zu beobachten. Die experimentelle Demonstration dieses Aspekts wurde 1915 von dem amerikanischen Physiker Robert Andrews Millikan durchgeführt.
Schließlich hat jeder einzelne der oben genannten Wissenschaftler große Beiträge zur Erforschung und Entdeckung des photoelektrischen Effekts geleistet. Dank dessen sind das Wissen und die theoretischen Ansätze heute sehr gut angekommen.
Heute gilt dieser unglaubliche photoelektrische Effekt als ein Mechanismus, der in verschiedenen elektronischen Geräten zu finden ist. Seine Entdeckung war wirklich wichtig dank der Studien, die durchgeführt wurden, um einige Wirkungen des Lichts zu kennen.
Als Studien dieser Wissenschaftler, Beiträge, die in der Welt der Physik einen großen Unterschied gemacht haben. Dank dessen ist die Quantenphysik ein Wissenschaftszweig, der ein hohes Ansehen erlangt hat und sich mit großem Schwung und Interesse fortschreitend entwickelt hat.
Welle-Teilchen-Dualität
Dieses Phänomen ist der physikalische Effekt, der zunächst zusammen mit anderen Spektren gleicher Charakteristik entdeckt wurde. Ausgangspunkt war die Entdeckung des sogenannten Wellenteilchens, das ein Bestandteil der Quantenmechanik ist. Licht verhält sich wie Wellen, kann wie im Doppelspaltexperiment von Thomas Young Interferenzen und Beugungen erzeugen, tauscht aber Energie diskret in Energiepaketen, Photonen, aus, deren Energie von der Frequenz der elektromagnetischen Strahlung abhängt.
Diese Ideale haben es geschafft, eine Theorie der elektromagnetischen Strahlung mit äußerst klaren und definierten Grundlagen aufzubauen, da durch sie Erklärungen zu anderen Begriffen entstanden, die an den Funktionen der Strahlung beteiligt sind.
Photoelektrischer Effekt heute
Heutzutage ist der photoelektrische Effekt normalerweise die vollständige Grundlage, die vor den energetischen Niveaus gefunden werden kann, die sich auf photovoltaische Weise manifestieren. Diese Art von Effekt findet sich normalerweise in der thermoelektrischen Industrie, da er sich in einigen empfindlichen Systemen manifestiert, die digitalisierte Kameras enthalten.
In anderen Elementen ist der photoelektrische Effekt in alltäglichen Haushaltsgeräten vorhanden, von denen die meisten aus einem sehr potenziellen Material wie Kupfer bestehen, diese Elemente erreichen die Erzeugung potenzieller elektrischer Ströme.
Wir finden dieses Phänomen auch bei Körpern, die längere Zeit den Reflexionen der Sonne ausgesetzt sind. Die Staubpartikel, aus denen die Oberfläche des Mondes besteht, werden bei direktem Empfang dieses Lichts mit positiver Energie aufgeladen, was dem Einfluss von Photonen zu verdanken ist. Diese winzigen Fragmente, die aufgeladen sind, stoßen sich gegenseitig ab, steigen auf und bilden eine schwache Atmosphäre.
Natürliche Satelliten erhalten ebenfalls eine positive elektrische Ladung und füllen die von der Sonne beleuchtete Oberfläche, jedoch wird sie in der dunkelsten Region mit negativer Energie aufgeladen. Es ist zu beachten, dass diese Eventualität der Energieakkumulation berücksichtigt werden muss.
Schließlich brachte die Entdeckung des photoelektrischen Effekts die Verbesserung mit sich, die uns im Laufe der Zeit geholfen hat, die Tiefenstruktur der Welt auf großartige Weise zu verstehen. Die Fortschritte, die seine Wirkung ausgelöst haben, führen wiederum zu den folgenden technologischen Fortschritten:
- Übertragung von animierten Bildern
- Kino Fortschritt
- Fernseher
- Schwere Maschinen, die in Industrialisierungsprozessen eingesetzt werden.
Im Bereich der Elektrizität erzielt der photoelektrische Effekt unglaubliche Ergebnisse, da durch seine Nutzung eine öffentliche Beleuchtung möglich ist. Berücksichtigt man, dass viele der Maschinen, die diese Aufgabe ausführen, nicht von einem Arbeiter oder Bediener überwacht oder beaufsichtigt werden müssen, da dieser Effekt automatisch die Lichter ein- und ausschaltet, die die Alleen oder Straßen an jedem Ort beleuchten.
Ohne Zweifel ist dieser Effekt wirklich komplex zu verstehen, aber seine Studien waren in der Antike ziemlich tiefgehend, dank Wissenschaftlern, die recht interessante und konkrete Beiträge leisteten, die auf wissenschaftlicher Ebene voll anerkannt wurden.