聞いたことがありますか 光電効果？ ここでは、量子物理学から浮かび上がる印象的なトピックに関連するすべての情報を提供します。 その歴史、説明、概念、およびこの物理学の分野に貢献したいくつかの指数について学びます。
光電効果とは何ですか？
光電効果は、電子の発現と発現にあります。これは、電磁放射の誘導を実現するオブジェクトとなることができる導体によって実行されます。 この放射線は知覚可能な光に変換されます。 いくつかの光の小屋の中には、次のものがあります。
光伝導
光が及ぼす電気に変換される導電率レベルを上げることによって実行される効果のおかげで、それは基本的な役割を果たします。 この実験はXNUMX世紀半ばまでに公開されました。
光起電力効果
これは特に、電気とは対照的に光エネルギーを変換する効果を引き起こすという事実に関連しています。 百八百八十四年に引き起こされる事実。
発見
光電効果の発見は、ハインリヒ・ヘルツが2年に行った研究のおかげで行われました。 その観察は、XNUMXつの電極間で跳ね返り、高電圧下で相互接続され、UV光で照らされたときに遠くに到達する傾向がある曲線を含むアプローチの下で見られます。これは暗いときとはまったく異なります。
この理論的ポイントの最初の証明は、光電効果に関してアルバートアインシュタインによって提案された定義または説明を通じて概説され、光に対応する粒子は光子と呼ばれるという結論に達しました。 この光ベースの理論の作成の基礎は、プランクの著名な研究のおかげでアインシュタインによって使用されました。 何人の存在を示すために努力したのか。
La マックスプランクの伝記 は、物理学の世界へのこの科学者の侵入を示しています。また、行動の量子について行われた研究のおかげで彼に与えられた特定の認識を証明しています。 この理論が量子物理学の道への扉を迅速かつ流動的な方法で開いたことを考慮に入れて。
El 光電効果 X線とは対照的です。光子がこの電磁放射の過程で電子の移動を達成することを考慮すると、X線の場合、X線が生成される組成はいくつかの研究までありませんでした。 1985年までに、科学者WilhelmRotgeによる光線と呼ばれる前述の放射線の影響と使用が発見されました。
フォトン
たくさん フォトン それらは、波の形の光の周波数のタイプによって区切られるエネルギーによって表されます。 原子の場合、特定の光子から発生する特定の量のエネルギーを吸収していることに気付くと、エネルギー量が大きくなり、問題の材料から電子を放出して、後で特定のスペースで終わる特定のパス。
上記のように、電子は材料からはじかれます。 反対の場合。 光子が発するエネルギーに十分な強度がない場合、電子は問題の材料から逃げたり逃げたりする敏捷性を持っていません。
その一部として、光子に存在するエネルギーが変更されるのは、光の力によって生成される変化に依存せず、それらが見つかった空間から逃げることができる電子の数だけが行う力を持っていますつまり、電子が放出する力のおかげで、電子が到達する放射線ではなく、放出される周波数に依存していることは明らかです。
一般に、すべての電子が電子によって放出されるわけではありません。 光電効果、 最初に出てくるのは、追放を成功させるために通常は極端な力を必要としないものであることが考慮されています。 誘電体絶縁体では、価電子帯に大量のエネルギーを持つ電子が見られます。
金属の場合、通常、大きな伝導を与える広帯域の前に電子があります。
したがって、半導体を通して、大量のエネルギーを伝達する電子を示すことが可能です。 このタイプの導体に関しては、通常、伝導を生成する帯域に電子はほとんどありません。
室温について話すとき、私たちは通常、フェルミ準位に非常に近いことがわかっている、大量のエネルギーを持ついくつかの電子を見つけます。 フェルミ準位に到達するために電子が含まなければならないエネルギーがあります。これはワーキングフュージョンとして知られていますが、放射線が電子を放出するために必要な最小周波数はしきい値周波数と呼ばれます。
上記のエネルギー量の評価は用途が広く、決して一定ではありません。もちろん、これは常に材料とその原子層に依存します。 カルシウムやセシウムなどの一部の金属材料は、作業性能が非常に低くなっています。 このため、原子に関する限り、材料がきれいであることは絶対に厳密でなければなりません。
説明
光線を持つ光子は、光が提供する周波数によって確立される固有のエネルギーを持っています。 光電子放出手順により、電子が光子のエネルギーをなんとか吸収し、光子が仕事関数よりもさらに大きなエネルギーを持っている場合、電子は物質から放出されます。
ビームのエネルギーが増加しても、光子エネルギーは変化せず、光子の数が変化するだけです。 したがって、明らかな結論は、各電子のエネルギーは、光が提供する強度や強度に依存することはなく、各光子が生成するエネルギーに依存するということです。
厳密に言えば、光子が獲得するすべてのエネルギーを引き付ける必要があり、次に、原子に結合している電子の放出を達成するために使用する必要があります。 この場合、これらの部分のXNUMXつを消費することに成功した光子を含むエネルギーは、原子から電子を解き放ち、残りは自由粒子で終わる電子の一部として運動エネルギーの寄与として変換されます。
アルバートは、彼の側では、いくつかの金属の放射の電子によって生成された因果関係の特定の研究を目標として持っていませんでしたが、それは後に運動エネルギーになりましたが、彼は適切な観察を行いました。
彼は、放射線によって発揮される行動の説明を見つけました。 この行動を通して、周波数が実行される行動において基本的な役割を果たしたことを考慮に入れて、材料を離れた電子の数を観察を通して説明することが提案された。
沿革
物理学の世界では、いくつかの研究のおかげで、正確な日付に記録されたいくつかの発見の歴史を区切ることができました 重要な科学者 今日私たちが見つけることができる科学者の中で、物理学のいくつかの現象を説明するのに役立ったさまざまな研究と理論に貢献した人：
ハインリッヒヘルツ
この科学者は、XNUMX年に光電効果の観測に関する最初の研究をなんとか実施しました。 彼がこの実験を行った機器は、電磁波の受信機として機能することを保証するために火花を出すことができるコイルに基づいています。
パノラマの完全なビジョンを得るために、そして次に火花の観察を達成するために、彼は受信機をブラックボックスまたはコンテナに入れました。 これを踏まえて、紫外線の吸収が行われ、電子のジャンプが容易になりました。 そして次に、受信機が生成した電気を与えられた火花に含まれる力が直接証明されました。 科学者は、現象を説明しなくても、上記の実験を発表しました。
ジョセフ・ジョン トムソン
XNUMX年までに、科学者トムソンは特に陰極線に関する研究のための基礎を準備していました。 マクスウェルの影響下で、学者は、陰極線はさまざまな負電荷で見つかった粒子の流れに根ざしており、これに小体の名前を付け、最後に電子の名前を付けたと結論付けています。
ジョセフは、真空管内の完全に閉じた金属板での実験の基礎を取り、波長の点で完全に異なる光に前記要素をさらしました。 科学者は、電磁場が電場とある程度の共鳴を与え、これを通して電荷を与えられた小体が放出されると信じていました。
電気を与えられた前記電流に存在する強度は、光が生成する激しいレベルに直面して非常に変動した。 これは、光が増加するにつれて、電流も増加することを意味しました。 その変換は、より高い周波数を持つ放射線が、より大きな運動エネルギーを持つ粒子も生成するという事実のおかげで実行されます。
フィリップ・レーナルト
この科学者は、XNUMX年の間、電子のエネルギー変化を示す光電効果の研究を行い、電子が入射光の周波数で基本的な役割を果たしていると結論付けました。
アルバート·アインシュタイン
九百五年には、有名な相対性理論の科学的定式化が行われ、科学者は数学的および数値的根拠に基づいた処方箋の下で提案し、いくつかの手順の理解を可能にしました。 電子の放出は、後に光子と呼ばれる光量子の生成と吸収に関連していました。
アルバート・アインシュタインは、相対性理論の授業を行ったのと同じ1905年に、正しく機能しているように見える現象を明らかにした調査を提案しました。この現象では、電子の放出は光の吸収量子によって生成されました。後で光子と呼ばれるという事実。
「光の生成と変換に関する聖体の視点」というタイトルの記事で、光の離散粒子がどのように光電効果を生成できるかを示し、それ以下では効果がない各材料の特徴的な周波数の存在を示しました。 光電効果のこの説明のために、アインシュタインは1921年にノーベル物理学賞を受賞するでしょう。
アインシュタインの理論を考慮に入れると、電子が陰極から逃げると同時に、電子が入射光の周波数を介して、強力な形のエネルギーから離れて着実に上昇するエネルギー。 非常に、そのような効果は古代には見られませんでした。 この側面の実験的デモンストレーションは、1915年にアメリカの物理学者ロバート・アンドリュース・ミリカンによって実施されました。
最後に、上記の科学者の一人一人が、光電効果の研究と発見に多大な貢献をしてきました。 そのおかげで、今日の知識と理論的アプローチは非常に好評です。
今日、この驚くべき光電効果は、さまざまな電子機器に見られるメカニズムとして数えられています。 彼の発見は、光が持ついくつかの効果を知るために行われた研究のおかげで本当に重要でした。
これらの科学者の研究であり、物理学の世界に大きな違いをもたらすことに成功した貢献。 このおかげで、量子物理学は、大きな推進力と関心を持って徐々に発展してきた、高いレベルの名声を得た科学分野です。
波動粒子の二重性
この現象は、同じ特性の他のスペクトルと一緒に最初に発見された物理的効果です。 それは、量子力学の構成要素であるいわゆる波動粒子の発見に端を発しています。 光は波のように振る舞い、トーマス・ヤングの二重スリット実験のように干渉と回折を生み出すことができますが、エネルギーが電磁放射の周波数に依存するエネルギーパケット、フォトンで離散的にエネルギーを交換します。
これらの理想は、それを通して、放射が実行する機能に関与する他の用語についての説明が生じたので、非常に明確で定義された基礎を持つ電磁放射の理論を構築することに成功しました。
今日の光電効果
今日、光電効果は通常、太陽光発電の方法で現れるエネルギーレベルの前に見られる完全な基礎です。このタイプの効果は、デジタル化されたカメラを含む一部の高感度システムで現れるため、通常、熱電産業で見られます。
他の要素では、光電効果は日常の家電製品に存在し、そのほとんどは銅などの非常に潜在的な材料で構成されており、これらの要素は潜在的な電流の生成を実現します。
この現象は、太陽の反射にかなりの時間さらされている体にも見られます。 月の表面を構成する塵の粒子は、この光を直接受けると、正のエネルギーで帯電します。これは、光子の影響によるものです。 これらの小さな破片は、帯電して互いに反発し合うため、上昇して希薄な雰囲気を形成します。
自然衛星も正の電荷を受け取り、太陽に照らされた表面を満たしますが、最も暗い領域では、負のエネルギーで充電されます。 このエネルギー蓄積の不測の事態を考慮に入れる必要があることに注意する必要があります。
最後に、光電効果の発見は、時間の経過とともに世界が提示する深層構造を壮大な方法で理解するのに役立つ改善をもたらしました。 次に、その効果を引き起こした進歩は、次の技術的進歩に変換されます。
- アニメーション画像の送信
- 映画の進歩
- テレビ
- 工業化プロセスで使用される重機。
電気の分野では、その使用のおかげで公共の照明が可能であるため、光電効果は信じられないほどの結果をもたらします。 このタスクを実行するマシンの多くは、作業者やオペレーターが監視または監視する必要がないことを考慮に入れてください。この効果により、あらゆる場所の道や通りを照らすライトが自動的にオン/オフになります。
間違いなく、この効果を理解するのは非常に複雑ですが、科学レベルで十分に認識されている非常に興味深く具体的な貢献をした科学者のおかげで、その研究は古代には非常に詳細でした。