Ar girdėjote apie fotoelektrinis efektas? Čia mes jums siūlome visą informaciją, susijusią su įspūdinga kvantinės fizikos tema. Sužinokite apie jo istoriją, paaiškinimą ir koncepciją, taip pat kai kuriuos eksponentus, kurie prisidėjo prie šios fizikos šakos.
Kas yra fotoelektrinis efektas?
Fotoelektrinis efektas slypi elektronų išraiškoje ir pasireiškime, kuris atliekamas per laidininką, kuris gali būti objektas, pasiekiantis elektromagnetinės spinduliuotės indukciją. Ši spinduliuotė paverčiama juntamąja šviesa. Tarp kai kurių šviesos šaltinių galime rasti:
Fotolaidumas
Jis atlieka pagrindinį vaidmenį dėl poveikio, kurį jis atlieka didindamas laidumo lygį, paverčiamą šviesos elektra. Šis eksperimentas buvo atskleistas XIX amžiaus viduryje.
Fotoelektros efektas
Tai ypač susiję su tuo, kad sukelia efektą, kuris paverčia šviesos energiją priešingai nei elektra. Faktas, kuris suveikia tūkstantis aštuoni šimtai aštuoniasdešimt ketvirti metai.
Atradimas
Fotoelektrinio efekto atradimas atliktas Heinricho Hertzo tūkstantis aštuoni šimtai aštuoniasdešimt septintaisiais metais atliktų tyrimų dėka. Jo stebėjimas randamas taikant metodus, apimančius kreivę, kuri atsimuša tarp 2 elektrodų ir yra sujungta aukšta įtampa, kuri linkusi pasiekti didesnius atstumus, kai apšviečiama UV šviesa, kuri yra visiškai kitokia nei esant tamsoje.
Pirmasis šio teorinio teiginio įrodymas buvo išdėstytas Alberto Einšteino pasiūlytame fotoelektrinio efekto apibrėžime arba aprašyme, prie kurio buvo padaryta išvada, kad dalelė, atitinkanti šviesą, vadinama fotonu. Einšteinas pasinaudojo šios šviesa pagrįstos teorijos kūrimo pagrindu dėl iškilių Plancko studijų. Kas dėjo pastangas, kad parodytų, kiek jų yra.
La Makso Plancko biografija parodo mums šio mokslininko įsiveržimą į fizikos pasaulį, be to, įrodo tam tikrus pripažinimus, kurie buvo suteikti dėl veiksmų kvantų tyrimų. Atsižvelgiant į tai, kad ši teorija greitai ir sklandžiai atvėrė duris į kvantinės fizikos kelią.
El fotoelektrinis efektas Skirtingai nuo rentgeno spindulių, atsižvelgiant į tai, kad fotonai atlieka elektronų perdavimą šiame elektromagnetinės spinduliuotės procese, o rentgeno spindulių atveju kompozicija, ant kurios susidaro rentgeno spinduliai, buvo nustatyta tik kelių tyrimų metu. Kad iki 1985 metų mokslininko Wilhelmo Rotge'o buvo atrastas minėtos spinduliuotės, vadinamos spinduliais, poveikis ir panaudojimas.
fotonai
Los fotonai juos vaizduoja energijos, kurias riboja tam tikro tipo šviesos dažnis bangos pavidalu. Jei atsidursime atomo atveju, kuris sugeria tam tikrą energijos kiekį, atsirandantį iš tam tikro fotono, jis turi didelius energetinius kiekius, leidžiančius išmesti elektroną iš nagrinėjamos medžiagos, kad vėliau eitų link konkretus kelias, kuris baigiasi tam tikroje erdvėje.
Įvykus tai, kas išdėstyta aukščiau, elektronas atstumiamas nuo medžiagos. Priešingu atveju. Jei fotono skleidžiama energija nėra pakankamai stipri, elektronas neturi judrumo pabėgti ar pabėgti iš nagrinėjamos medžiagos.
Savo ruožtu, fotone esančios energijos modifikavimas nepriklauso nuo šviesos jėgos sukeliamų pokyčių, tik elektronų, kuriems pavyksta ištrūkti iš erdvės, kurioje jie yra, skaičius turi galią. Taigi, elektronų skleidžiamos jėgos dėka aišku, kad ji priklauso ne nuo spinduliuotės, kurią ji pasiekia, o nuo skleidžiamo dažnio.
Apskritai, ne visus elektronus gali išstumti elektronas. fotoelektrinis efektas, Atsižvelgiama į tai, kad pirmieji išeina tie, kuriems paprastai nereikia ypatingos jėgos, kad būtų sėkmingai išvaryta. Dielektriniame izoliatoriuje valentinėje juostoje galima pamatyti kai kuriuos elektronus, turinčius daug energijos.
Metalo atveju elektronus paprastai randame prieš plačią juostą, kuri užtikrina puikų laidumą.
Todėl per puslaidininkį galima parodyti elektronus, kurie perduoda didelį energijos kiekį. Kalbant apie tokio tipo laidininkus, laidumą generuojančioje juostoje paprastai randama nedaug elektronų.
Kai kalbame apie kambario temperatūrą, paprastai randame kai kuriuos elektronus su dideliu energijos kiekiu, kurie buvo rasti labai arti Fermio lygių. Yra energijos, kurią elektronas turi turėti, kad pasiektų Fermio lygį, tai vadinama darbine sinteze, o minimalus dažnis, reikalingas spinduliuotei elektronui išstumti, vadinamas slenkstiniu dažniu.
Minėto energetinio kiekio įvertinimas yra įvairiapusis ir niekada nepastovus, tai, žinoma, visada priklauso nuo medžiagos ir jos atominių sluoksnių. Kai kurios metalinės medžiagos, tokios kaip kalcis ir cezis, pasižymi labai mažu našumu. Dėl šios priežasties turi būti visiškai griežta, kad medžiaga būtų švari, kiek tai susiję su atomais.
Paaiškinimas
Šviesos spindulius turintys fotonai savo ruožtu turi savitą energiją, kurią nustato šviesos suteikiamas dažnis. Taikant fotoemisijos procedūrą, jei elektronas sugeba sugerti fotono energiją, o fotono energija yra net didesnė už darbo funkciją, elektronas bus pašalintas iš materijos.
Didėjant pluošto energijai, fotonų energijos nesikeičia, keičiasi tik skaitinis fotonų kiekis. Todėl akivaizdi išvada yra ta, kad kiekvieno elektrono energija niekada nepriklausys nuo šviesos intensyvumo ar stiprumo, o nuo energijos, kurią gamina kiekvienas fotonas.
Griežtai visa energija, kurią įgyja fotonas, turi būti pritraukta ir, savo ruožtu, turi būti panaudota elektronui, susietam su atomu, išleisti. Šiuo atveju ta energija, turinti fotonų, kurie sugeba sunaudoti vieną iš šių dalių, atskiria elektroną nuo atomo, o likusi dalis paverčiama kinetinės energijos indėliu kaip elektrono dalis ir susidaro laisva dalelė.
Albertas savo ruožtu neturėjo tikslo tirti elektronų generuojamo priežastingumo kai kurių metalų spinduliuotėje, kuri vėliau tapo kinetine energija, tačiau jis atliko atitinkamus stebėjimus.
Jis rado radiacijos elgesio paaiškinimą. Šiuo veiksmu buvo pasiūlyta stebint paaiškinti elektronų, palikusių medžiagą, skaičių, atsižvelgiant į tai, kad dažnis vaidino esminį vaidmenį atliekant veiksmus.
istorija
Fizikos pasaulyje pavyko atskirti kai kurių atradimų, kurie užfiksuoti tiksliomis datomis istoriją, dėka kai kurių Svarbūs mokslininkai kurie prisidėjo su įvairiais tyrimais ir teorijomis, kurios šiandien padėjo paaiškinti kai kuriuos fizikos reiškinius, tarp mokslininkų, kuriuos galime paminėti, galime rasti:
Heinrichas Hertzas
Šiam mokslininkui pavyko atlikti pirmąjį fotoelektrinio efekto stebėjimo tyrimą tūkstantis aštuoni šimtai aštuoniasdešimt septintais metais. Prietaisai, su kuriais jis atliko šį eksperimentą, yra pagrįsti rite, ant kurios būtų galima sukurti kibirkštį kaip garantiją, kad ji veiks kaip elektromagnetinių bangų imtuvas.
Norėdamas gauti pilną panoramos vaizdą ir, savo ruožtu, pasiekti kibirkšties stebėjimą, imtuvą jis uždarė į juodą dėžę arba konteinerį. Atsižvelgiant į tai, buvo atlikta UV šviesos sugertis, kuri lengvai suteikė elektronų šuolį. Ir, savo ruožtu, jėga, kurioje buvo kibirkštis, aprūpinta elektra, kurią pagamino imtuvas, buvo tiesiogiai įrodyta. Mokslininkas paskelbė šį eksperimentą net nepaaiškindamas šio reiškinio.
Juozapas Jonas "Thomson
Iki XNUMX m. mokslininkas Thomsonas ruošė pagrindus tyrimui, susijusiam su katodiniais spinduliais. Maksvelo įtakoje mokslininkas daro išvadą, kad katodiniai spinduliai buvo įsišakniję dalelių sraute, kuris buvo rastas su įvairiais neigiamais krūviais, kuriems jis suteikia korpusų pavadinimą ir galiausiai jiems suteikiamas elektronų pavadinimas.
Džozefas rėmėsi savo eksperimentu su visiškai uždara metaline plokšte vakuuminiame vamzdyje, apšviesdamas minėtą elementą visiškai skirtingo bangos ilgio šviesoje. Mokslininkas manė, kad elektromagnetinis laukas duoda tam tikrus rezonansus su elektriniu lauku, o per jį išspinduliuojamas korpusas, apdovanotas elektros krūviu.
Šios srovės, aprūpintos elektra, intensyvumas buvo labai įvairus, atsižvelgiant į šviesos intensyvumą. Tai reiškė, kad didėjant šviesai, didėja ir srovė. Jo vertimas vyksta dėl to, kad aukštesnio dažnio spinduliuotė taip pat gamina daleles, turinčias didesnę kinetinę energiją.
Filipas Lenardas
Devyniolika šimtų antrus metus šis mokslininkas atliko fotoelektrinio efekto tyrimą, kurio metu jis parodė elektronų energetinį kitimą ir padarė išvadą, kad jie atlieka esminį vaidmenį krintančios šviesos dažnyje.
Albertas Einšteinas
Devyniolika šimtų penktaisiais metais buvo atlikta mokslinė garsiosios reliatyvumo teorijos formuluotė, kurią pasiūlė mokslininkas pagal nurodymus, pagrįstus matematiniais ir skaitiniais pagrindais, kurie leido suprasti kai kurias procedūras. Elektronų emisija buvo susijusi su šviesos kvantų, kurie vėliau buvo vadinami fotonais, gamyba ir absorbcija.
1905 m., tais pačiais metais, kai surengė reliatyvumo teorijos paskaitą, Albertas Einšteinas pasiūlė tyrimą, kurio metu jis atskleidė reiškinį, kuris atrodė tinkamai veikiantis, kai elektronų emisiją sukelia šviesos sugerties kvantai. faktas, kuris vėliau bus vadinamas fotonais.
Straipsnyje, pavadintame „Eucharistinis požiūris į šviesos gamybą ir transformaciją“, jis parodė, kaip idėja, kad atskiros šviesos dalelės gali sukurti fotoelektrinį efektą, taip pat parodė, kad kiekvienai medžiagai būdingas dažnis, kuris neturi jokio poveikio. Už šį fotoelektrinio efekto paaiškinimą Einšteinas gavo Nobelio fizikos premiją 1921 m.
Atsižvelgiant į Einšteino teoriją, energija, su kuria elektronai pabėgo nuo katodo tuo pačiu metu, kai jie nuolat kilo krintančios šviesos dažniu, nutoldami nuo intensyvios energijos formos. Puiku, kad tokio poveikio senovėje nebuvo matyti. Eksperimentinį šio aspekto demonstravimą 1915 m. atliko amerikiečių fizikas Robertas Andrewsas Millikanas.
Galiausiai, kiekvienas iš aukščiau paminėtų mokslininkų labai prisidėjo prie fotoelektrinio efekto tyrimo ir atradimo. Dėl to šiandien žinios ir teoriniai požiūriai buvo priimti labai gerai.
Šiandien šis neįtikėtinas fotoelektrinis efektas laikomas mechanizmu, kurį galima rasti įvairioje elektroninėje įrangoje. Jo atradimas buvo tikrai svarbus dėl tyrimų, kurie buvo atlikti siekiant sužinoti kai kuriuos šviesos efektus.
Kaip minėtų mokslininkų tyrimai, įnašai į fizikos pasaulį padarė didelę įtaką. Dėl to kvantinė fizika yra mokslo šaka, gavusi didelį prestižą, kuri palaipsniui vystėsi su dideliu impulsu ir susidomėjimu.
bangos-dalelės dvilypumas
Šis reiškinys yra fizinis poveikis, kuris buvo atrastas pirmą kartą kartu su kitais tų pačių savybių spektrais. Dėl to buvo atrasta vadinamoji bangos dalelė, kuri yra kvantinės mechanikos komponentas. Šviesa elgiasi kaip bangos, galinti sukelti trukdžius ir difrakciją, kaip Thomaso Youngo dvigubo plyšio eksperimente, tačiau ji diskretiškai keičiasi energija energijos paketais, fotonais, kurių energija priklauso nuo elektromagnetinės spinduliuotės dažnio.
Šie idealai sugebėjo sukurti elektromagnetinės spinduliuotės teoriją su itin aiškiais ir apibrėžtais pagrindais, nes per ją atsirado paaiškinimų apie kitus terminus, susijusius su radiacijos atliekamomis funkcijomis.
Fotoelektrinis efektas šiandien
Šiandien fotoelektrinis efektas dažniausiai yra pilnas pagrindas, kurį galima rasti prieš energetinius lygius, kurie pasireiškia fotovoltiniu būdu, tokio tipo efektas dažniausiai randamas termoelektros pramonėje, kaip tai pasireiškia kai kuriose jautriose sistemose, kuriose yra suskaitmenintos kameros.
Kituose elementuose fotoelektrinis efektas yra kasdieniuose buitiniuose prietaisuose, kurių dauguma yra sudaryti iš labai potencialių medžiagų, tokių kaip varis, šie elementai sukuria potencialias elektros sroves.
Šį reiškinį galime aptikti ir kūnuose, kurie ilgą laiką yra veikiami Saulės atspindžių. Tiesiogiai gaudamos šią šviesą, Mėnulio paviršių sudarančios dulkių dalelės pasikrauna teigiama energija, tai yra dėl fotonų poveikio. Šios mažytės skeveldros, būdamos įkraunamos, atstumia viena kitą, taip pakyla ir formuoja niūrią atmosferą.
Natūralūs palydovai taip pat gauna teigiamą elektros krūvį ir užpildo paviršių, kurį apšviečia Saulė, tačiau tamsiausiame regione jis įkraunamas neigiama energija. Reikėtų pažymėti, kad būtina atsižvelgti į šį energijos kaupimosi galimybę.
Galiausiai, fotoelektrinio efekto atradimas atnešė pagerėjimą, kuris laikui bėgant padėjo mums puikiai suprasti giliąją pasaulio struktūrą. Savo ruožtu pažanga, sukėlusi jo poveikį, virsta tokia technologine pažanga:
- Animacinių vaizdų perdavimas
- kino progresas
- Televizija
- Sunkioji technika, naudojama industrializacijos procesuose.
Elektros srityje fotoelektrinis efektas pasiekia neįtikėtinų rezultatų, nes dėl jo naudojimo įmanomas viešasis apšvietimas. Atsižvelgiant į tai, kad daugelio šią užduotį atliekančių mašinų nereikia stebėti ar prižiūrėti jokiam darbuotojui ar operatoriui, nes šis efektas automatiškai įjungia ir išjungia šviesas, kurios apšviečia bet kurios vietos prospektus ar gatves.
Be jokios abejonės, šį efektą suprasti tikrai sudėtinga, tačiau jo tyrimai buvo gana gilūs senovėje, dėka mokslininkų, kurie padarė gana įdomių ir konkrečių indėlių, kurie buvo visiškai pripažinti moksliniu lygmeniu.