Hai sentito parlare di effetto fotoelettrico? Proprio qui vi offriamo tutte le informazioni che riguardano il sorprendente argomento che emerge dalla fisica quantistica. Scopri la sua storia, spiegazione e concetto, così come alcuni esponenti che hanno dato contributi a questo ramo della fisica.
Qual è l'effetto fotoelettrico?
L'effetto fotoelettrico risiede nell'espressione e manifestazione degli elettroni, che avviene per mezzo di un conduttore che può essere un oggetto che realizza l'induzione della radiazione elettromagnetica. Questa radiazione viene tradotta in luce percepibile. Tra alcuni getti di luce possiamo trovare quanto segue:
Fotoconduttività
Svolge un ruolo fondamentale grazie agli effetti che svolge aumentando i livelli di conducibilità tradotti in elettricità che la luce esercita. Questo esperimento fu smascherato verso la metà del diciannovesimo secolo.
Effetto fotovoltaico
È particolarmente legato al fatto che innesca un effetto che trasforma l'energia luminosa in contrasto con l'elettricità. Fatto che si innesca nell'anno milleottocentottantaquattro.
scoperta
La scoperta dell'effetto fotoelettrico avviene grazie agli studi effettuati da Heinrich Hertz nell'anno milleottocentottantasette. La sua osservazione si trova sotto gli approcci che coinvolgono una curva che rimbalza tra 2 elettrodi, e che sono interconnessi sotto un'alta tensione, che tende a raggiungere distanze maggiori quando illuminata da luce UV, che è completamente diversa da quando è al buio.
La prima dimostrazione di questo punto teorico è stata delineata attraverso la definizione o descrizione proposta da Albert Einstein sull'effetto fotoelettrico, giungendo alla conclusione che la particella che corrisponde alla luce è chiamata fotone. La base per la creazione di questa teoria basata sulla luce fu usata da Einstein grazie agli eminenti studi di Planck. Chi ha fatto degli sforzi per mostrare l'esistenza di quanti.
La Biografia di Max Planck ci mostra l'incursione di questo scienziato nel mondo della fisica, oltre a mettere in evidenza alcuni riconoscimenti che sono stati concessi grazie agli studi effettuati sui quanti d'azione. Tenendo conto che questa teoria ha aperto le porte al percorso della fisica quantistica in modo rapido e fluido.
El effetto fotoelettrico È in contrasto con i raggi X. Tenendo conto che i fotoni realizzano il trasferimento di elettroni in questo processo di radiazione elettromagnetica, mentre nel caso dei raggi X è stato solo diversi studi che la composizione su cui vengono generati i raggi X Che entro l'anno 1985 vengono scoperti gli effetti e l'uso di dette radiazioni chiamate raggi, dallo scienziato Wilhelm Rotge.
fotoni
I fotoni sono rappresentate da energie che sono delimitate da un tipo di frequenza luminosa a forma di onda. Se ci troviamo nel caso di un atomo, che si trova ad assorbire una certa quantità di energia che emerge da un certo fotone, possiede grandi quantità energetiche che gli permettono di lanciare un elettrone dal materiale in questione, per poi andare verso un percorso specifico che termina in un determinato spazio.
Dopo quanto sopra, l'elettrone viene respinto dal materiale. Nel caso opposto. Se l'energia che il fotone emana non ha forza sufficiente, l'elettrone non ha l'agilità per sfuggire o sfuggire al materiale in questione.
Dal canto suo, non dipende dai cambiamenti generati dalla forza della luce che l'energia presente nel fotone venga modificata, solo il numero di elettroni che riescono a fuoriuscire dallo spazio su cui si trovano hanno il potere di fare quindi, grazie alla forza che emettono gli elettroni, è evidente che non dipende dalla radiazione che raggiunge, ma dalla frequenza emessa.
In generale, non tutti gli elettroni possono essere espulsi dall'elettrone. effetto fotoelettrico, Si tiene conto del fatto che i primi a uscire allo scoperto sono quelli che di solito non hanno bisogno di una forza estrema per ottenere un'espulsione di successo. In un isolante dielettrico, alcuni elettroni con grandi quantità di energia possono essere visti nella banda di valenza.
Nel caso del metallo, di solito troviamo gli elettroni davanti a una banda larga che dà una grande conduzione.
Pertanto, attraverso il semiconduttore è possibile mostrare gli elettroni che trasmettono una grande quantità di energia. In termini di conduttori di questo tipo, nella banda che genera la conduzione si trovano solitamente pochi elettroni.
Quando si parla di temperatura ambiente di solito troviamo degli elettroni con grandi quantità di energia, che sono stati trovati molto vicini ai livelli di Fermi. C'è un'energia che un elettrone deve contenere per raggiungere un livello di Fermi, questa è nota come fusione di lavoro, mentre la frequenza minima necessaria alla radiazione per espellere un elettrone è chiamata frequenza di soglia.
La valutazione di tale quantità energetica è versatile, e mai costante, questo ovviamente, dipendendo in ogni momento dalla materia e dai suoi strati atomici. Alcuni materiali metallici come calcio e cesio hanno prestazioni di lavoro molto basse. Per questo motivo deve essere assolutamente rigoroso che il materiale sia pulito per quanto riguarda gli atomi.
Spiegazione
I fotoni che hanno raggi luminosi, a loro volta hanno un'energia peculiare, che è stabilita dalla frequenza che la luce fornisce. Attraverso la procedura di fotoemissione, se capita che un elettrone riesca ad assorbire l'energia di un fotone e il fotone abbia l'energia anche maggiore della funzione di lavoro, l'elettrone verrà espulso dalla materia.
Quando l'energia del raggio aumenta, non c'è cambiamento nelle energie dei fotoni, c'è solo un cambiamento nella quantità numerica dei fotoni. Pertanto, la conclusione ovvia è che l'energia di ciascun elettrone non dipenderà mai dall'intensità o dalla forza fornita dalla luce, ma dall'energia prodotta da ciascun fotone.
Rigorosamente tutta l'energia che il fotone acquisisce deve essere attratta ea sua volta deve essere utilizzata per ottenere il rilascio di un elettrone che è legato ad un atomo. In questo caso, detta energia contenente i fotoni che riesce a consumare una di queste parti, slega l'elettrone dall'atomo e il resto viene convertito come contributo dell'energia cinetica come parte dell'elettrone che termina in una particella libera.
Albert, dal canto suo, non aveva come obiettivo lo studio specifico della causalità generata dagli elettroni nella radiazione di alcuni metalli, divenuta poi energia cinetica, tuttavia fece le sue pertinenti osservazioni.
Ha trovato la spiegazione del comportamento esercitato dalle radiazioni. Attraverso questa azione si proponeva di spiegare attraverso l'osservazione il numero di elettroni che lasciavano la materia, tenendo conto che la frequenza giocava un ruolo fondamentale nelle azioni svolte.
Storia
Nel mondo della fisica siamo riusciti a delimitare la storia di alcune scoperte che si registrano in date esatte, grazie allo studio di alcuni Importanti scienziati che hanno contribuito con vari studi e teorie che oggi hanno contribuito a spiegare alcuni fenomeni della fisica, tra gli scienziati che possiamo citare troviamo:
Heinrich Hertz
Questo scienziato è riuscito a condurre il primo studio sull'osservazione dell'effetto fotoelettrico nell'anno milleottocentottantasette. Gli strumenti con cui ha condotto questo esperimento si basano su una bobina su cui potrebbe essere fatta una scintilla a garanzia che avrebbe funzionato come ricevitore di onde elettromagnetiche.
Per ottenere una visione completa del panorama, ea sua volta per ottenere l'osservazione della scintilla, racchiuse il ricevitore in una scatola o contenitore nero. Detto questo, è stato effettuato un assorbimento di luce UV, che ha fornito facilmente il salto di elettroni. E a sua volta, la forza contenuta nella scintilla dotata di elettricità prodotta dal ricevitore è stata direttamente evidenziata. Lo scienziato ha pubblicato detto esperimento anche senza spiegare il fenomeno.
Giuseppe Giovanni Thomson
Nel XNUMX, lo scienziato Thomson stava preparando le basi per uno studio specifico sui raggi catodici. Sotto l'influenza di Maxwell, lo studioso conclude che i raggi catodici erano radicati in un flusso di particelle che si trovavano con varie cariche negative, a cui dà il nome di corpuscoli, e che infine gli viene dato il nome di elettroni.
Joseph ha preso le basi del suo esperimento su una lastra metallica completamente chiusa in un tubo a vuoto, esponendo detto elemento alla luce con una differenza completa in termini di lunghezza d'onda. Lo scienziato riteneva che il campo elettromagnetico dia delle risonanze con il campo elettrico e che attraverso di esso venga emesso un corpuscolo dotato di carica elettrica.
L'intensità che era presente in detta corrente dotata di elettricità era molto variabile a fronte dei livelli di intensità che la luce produceva. Ciò significava che all'aumentare della luce, aumentava anche la corrente. La sua traslazione avviene grazie al fatto che la radiazione che ha una frequenza maggiore, a sua volta produce anche particelle con maggiore energia cinetica.
Filippo Lenard
Per l'anno millenovecentodue, questo scienziato ha condotto uno studio sull'effetto fotoelettrico in cui ha manifestato la variazione energetica degli elettroni, concludendo che essi svolgono un ruolo fondamentale con la frequenza della luce incidente.
Albert Einstein
Nel millenovecentocinque si realizza la formulazione scientifica della famosa teoria della relatività, che lo scienziato propone sotto prescrizioni che si basavano su basi matematiche e numeriche, che consentivano la comprensione di alcune procedure. L'emissione di elettroni era legata alla produzione e all'assorbimento dei quanti di luce, che in seguito furono chiamati fotoni.
Nel 1905, lo stesso anno in cui tenne un corso sulla teoria della relatività, Albert Einstein propose un'indagine in cui espose un fenomeno che sembrava funzionare correttamente, in cui l'emissione di elettroni era prodotta dai quanti di assorbimento della luce, un fatto che in seguito sarebbero stati chiamati fotoni.
In un articolo intitolato Un punto di vista eucaristico sulla produzione e trasformazione della luce, ha mostrato come l'idea che particelle di luce discrete potrebbero generare l'effetto fotoelettrico e ha anche mostrato la presenza di una frequenza caratteristica per ogni materiale sottostante che non ha avuto alcun effetto. Per questa spiegazione dell'effetto fotoelettrico Einstein ricevette il Premio Nobel per la Fisica nel 1921.
Tenendo conto della teoria di Einstein, l'energia con cui gli elettroni fuggivano dal catodo nello stesso momento in cui si alzavano costantemente, attraverso la frequenza della luce incidente, lontano dalla forma intensa di energia. Incredibilmente, un tale effetto non era stato visto nei tempi antichi. La dimostrazione sperimentale di questo aspetto fu effettuata nel 1915 dal fisico americano Robert Andrews Millikan.
Infine, tutti gli scienziati sopra menzionati hanno dato un grande contributo allo studio e alla scoperta dell'effetto fotoelettrico. Grazie al quale oggi le conoscenze e gli approcci teorici sono stati accolti molto bene.
Oggi questo incredibile effetto fotoelettrico conta come un meccanismo che si può trovare in varie apparecchiature elettroniche. La sua scoperta è stata davvero importante grazie agli studi che sono stati effettuati per conoscere alcuni effetti che ha la luce.
Essendo gli studi di detti scienziati, contributi che sono riusciti a fare una grande differenza nel mondo della fisica. Grazie a ciò, la fisica quantistica è una branca scientifica che ha ottenuto un grande livello di prestigio, che si è progressivamente sviluppato con grande slancio e interesse.
dualità onda-particella
Questo fenomeno è l'effetto fisico che è stato scoperto in prima istanza insieme ad altri spettri delle stesse caratteristiche. Ha dato origine alla scoperta della cosiddetta particella d'onda che è un componente della meccanica quantistica. La luce si comporta come un'onda, essendo in grado di produrre interferenza e diffrazione come nell'esperimento della doppia fenditura di Thomas Young, ma scambia energia in modo discreto in pacchetti energetici, i fotoni, la cui energia dipende dalla frequenza della radiazione elettromagnetica.
Questi ideali sono riusciti a costruire una teoria della radiazione elettromagnetica con basi estremamente chiare e definite, poiché attraverso di essa sono emerse spiegazioni su altri termini che sono coinvolti nelle funzioni che la radiazione svolge.
Effetto fotoelettrico oggi
Oggi l'effetto fotoelettrico è solitamente la base completa che si può trovare prima dei livelli energetici che si manifestano in modo fotovoltaico, questo tipo di effetto si trova solitamente nelle industrie termoelettriche, come si manifesta in alcuni sistemi sensibili che contengono telecamere digitalizzate.
In altri elementi l'effetto fotoelettrico è presente negli elettrodomestici di uso quotidiano, la maggior parte dei quali è costituita da un materiale molto potenziale, come il rame, questi elementi realizzano la produzione di potenziali correnti elettriche.
Questo fenomeno si può riscontrare anche in corpi che sono esposti ai riflessi del Sole per un periodo di tempo considerevole. Le particelle di polvere che compongono la superficie della Luna, ricevendo direttamente questa luce, si caricano di energia positiva, questo grazie all'impatto dei fotoni. Questi minuscoli frammenti, essendo carichi, si respingono, sollevandosi e formando così una tenue atmosfera.
I satelliti naturali ricevono anche una carica elettrica positiva e riempiono la superficie illuminata dal Sole, tuttavia, nella regione più buia, è carica di energia negativa. Va notato che è necessario tenere conto di questa eventualità di accumulo di energia.
Infine, la scoperta dell'effetto fotoelettrico ha portato con sé il miglioramento che nel tempo ci ha aiutato a comprendere in modo magnifico la struttura profonda che il mondo presenta. A loro volta, i progressi che ne hanno innescato l'effetto, si traducono nei seguenti progressi tecnologici:
- Trasmissione di immagini animate
- progresso cinematografico
- TV
- Macchinari pesanti, utilizzati nei processi di industrializzazione.
Nel campo dell'elettricità, l'effetto fotoelettrico raggiunge risultati incredibili, poiché l'illuminazione pubblica è possibile grazie al suo utilizzo. Tenendo conto che molte delle macchine che svolgono questo compito non necessitano di essere monitorate o supervisionate da alcun lavoratore o operatore, poiché questo effetto accende e spegne automaticamente le luci che illuminano i viali o le strade di qualsiasi luogo.
Senza dubbio, questo effetto è davvero complesso da comprendere, tuttavia, i suoi studi erano abbastanza approfonditi in tempi antichi, grazie a scienziati che hanno dato contributi piuttosto interessanti e concreti, che sono stati pienamente riconosciuti a livello scientifico.