Vai esat dzirdējuši par fotoelektriskais efekts? Tieši šeit mēs piedāvājam visu informāciju, kas attiecas uz pārsteidzošo tēmu, kas izriet no kvantu fizikas. Uzziniet par tās vēsturi, skaidrojumu un koncepciju, kā arī dažiem eksponentiem, kuri ir devuši ieguldījumu šajā fizikas nozarē.
Kas ir fotoelektriskais efekts?
Fotoelektriskais efekts slēpjas elektronu izteiksmē un izpausmē, ko veic, izmantojot vadītāju, kas var būt objekts, kas panāk elektromagnētiskā starojuma indukciju. Šis starojums tiek pārvērsts uztveramā gaismā. Starp dažiem gaismas slāņiem mēs varam atrast:
Fotovadītspēja
Tam ir būtiska nozīme, pateicoties iedarbībai, ko tā veic, palielinot vadītspējas līmeni, kas tiek pārvērsts gaismas radītajā elektrībā. Šis eksperiments tika atklāts deviņpadsmitā gadsimta vidū.
Fotoelektriskais efekts
Tas ir īpaši saistīts ar faktu, ka tas izraisa efektu, kas pārveido gaismas enerģiju atšķirībā no elektrības. Fakts, kas tiek aktivizēts tūkstoš astoņi simti astoņdesmit ceturtajā gadā.
Atklājums
Fotoelektriskā efekta atklāšana tiek veikta, pateicoties Heinriha Herca veiktajiem pētījumiem tūkstoš astoņi simti astoņdesmit septītajā gadā. Tās novērojumi ir atrodami pieejās, kas ietver līkni, kas atsitās starp 2 elektrodiem un ir savstarpēji savienotas zem augsta sprieguma, kas mēdz sasniegt lielākus attālumus, ja to apgaismo UV gaisma, kas ir pilnīgi atšķirīga no tumsā.
Pirmais šī teorētiskā punkta pierādījums tika izklāstīts ar Alberta Einšteina piedāvāto fotoelektriskā efekta definīciju vai aprakstu, nonākot pie secinājuma, ka daļiņu, kas atbilst gaismai, sauc par fotonu. Šīs uz gaismu balstītās teorijas izveides pamatu Einšteins izmantoja, pateicoties izcilajiem Planka pētījumiem. Kurš pielika pūles, lai parādītu, cik daudz.
La Maksa Planka biogrāfija parāda mums šī zinātnieka iejaukšanos fizikas pasaulē, kā arī parāda noteiktas atzinības, kas tika piešķirtas, pateicoties pētījumiem par darbības kvantiem. Ņemot vērā, ka šī teorija ātri un plūstoši pavēra durvis uz kvantu fizikas ceļu.
El fotoelektriskais efekts Tas ir pretstatā rentgena stariem.Ņemot vērā, ka šajā elektromagnētiskā starojuma procesā fotoni panāk elektronu pārnesi, savukārt rentgenstaru gadījumā kompozīcija, uz kuras tiek ģenerēti rentgena stari, bija tikai vairākos pētījumos. Līdz 1985. gadam ir atklāta zinātnieka Vilhelma Rodža minētā starojuma, ko sauc par stariem, ietekme un izmantošana.
fotoni
L fotoni tos attēlo enerģijas, kuras norobežo gaismas frekvences veids viļņa formā. Ja mēs sastopamies ar atomu, kurš absorbē noteiktu enerģijas daudzumu, kas rodas no noteikta fotona, tam ir liels enerģētiskais daudzums, kas ļauj tam izmest elektronu no attiecīgā materiāla, lai vēlāk dotos uz konkrēts ceļš, kas beidzas noteiktā telpā.
Pēc iepriekš minētā elektrons tiek atgrūsts no materiāla. Pretējā gadījumā. Ja enerģijai, ko izstaro fotons, nav pietiekami daudz spēka, elektronam nav veiklības, lai aizbēgtu vai izkļūtu no attiecīgā materiāla.
Savukārt fotonā esošās enerģijas modificēšana nav atkarīga no gaismas spēka radītajām izmaiņām, tikai to elektronu skaitam, kuriem izdodas izkļūt no telpas, kurā tie atrodas, ir pa spēkam. tātad, pateicoties spēkam, ko izstaro elektroni, ir skaidrs, ka tas nav atkarīgs no tā sasniegtā starojuma, bet gan no izstarotās frekvences.
Kopumā ne visus elektronus spēj izraidīt elektrons. fotoelektriskais efekts, Tiek ņemts vērā, ka pirmie iznāk tie, kuriem sekmīgai izraidīšanai parasti nav nepieciešams ārkārtējs spēks. Dielektriskā izolatorā valences joslā var redzēt dažus elektronus ar lielu enerģijas daudzumu.
Metāla gadījumā mēs parasti atrodam elektronus plašas joslas priekšā, kas nodrošina lielisku vadītspēju.
Tāpēc caur pusvadītāju ir iespējams parādīt elektronus, kas pārraida lielu enerģijas daudzumu. Runājot par šāda veida vadītājiem, joslā, kas rada vadītspēju, parasti atrodas maz elektronu.
Kad mēs runājam par istabas temperatūru, mēs parasti atrodam dažus elektronus ar lielu enerģijas daudzumu, kas ir atrasti ļoti tuvu Fermi līmenim. Ir enerģija, kas elektronam jāsatur, lai sasniegtu Fermi līmeni, to sauc par darba saplūšanu, savukārt minimālo frekvenci, kas nepieciešama, lai starojums izstumtu elektronu, sauc par sliekšņa frekvenci.
Minētā enerģētiskā daudzuma novērtējums ir daudzpusīgs un nekad nav nemainīgs, tas, protams, vienmēr ir atkarīgs no materiāla un tā atomu slāņiem. Dažiem metāliskiem materiāliem, piemēram, kalcijam un cēzijam, ir ļoti zema darba veiktspēja. Šī iemesla dēļ ir stingri jāievēro, lai materiāls būtu tīrs, ciktāl tas attiecas uz atomiem.
Paskaidrojums
Fotoniem, kuriem ir gaismas stari, savukārt ir savdabīga enerģija, ko nosaka gaismas nodrošinātā frekvence. Izmantojot fotoemisijas procedūru, ja elektronam izdodas absorbēt fotona enerģiju un fotonam ir vēl lielāka enerģija nekā darba funkcijai, elektrons tiks izspiests no matērijas.
Palielinoties staru kūļa enerģijai, fotonu enerģijās nemainās, mainās tikai fotonu skaitliskais daudzums. Tāpēc acīmredzams secinājums ir tāds, ka katra elektrona enerģija nekad nebūs atkarīga no gaismas intensitātes vai stipruma, bet gan no katra fotona radītās enerģijas.
Stingri visa enerģija, ko fotons iegūst, ir jāpiesaista un, savukārt, jāizmanto, lai panāktu elektrona atbrīvošanu, kas ir saistīts ar atomu. Šajā gadījumā minētā enerģija, kas satur fotonus, kas spēj patērēt vienu no šīm daļām, atdala elektronu no atoma, un pārējais tiek pārveidots kā kinētiskās enerģijas ieguldījums kā daļa no elektrona, kas beidzas ar brīvu daļiņu.
Savukārt Alberta mērķis nebija īpaši pētīt elektronu radīto cēloņsakarību dažu metālu starojumā, kas vēlāk kļuva par kinētisko enerģiju, tomēr viņš veica attiecīgus novērojumus.
Viņš atrada radiācijas izraisītās uzvedības skaidrojumu. Ar šo darbību tika ierosināts ar novērojumu palīdzību izskaidrot elektronu skaitu, kas atstāja materiālu, ņemot vērā, ka frekvencei bija būtiska loma veiktajās darbībās.
Vēsture
Fizikas pasaulē mums izdevās norobežot dažu atklājumu vēsturi, kas ir reģistrēti precīzos datumos, pateicoties dažu atklājumu izpētei. Svarīgi zinātnieki kuri ir devuši ieguldījumu ar dažādiem pētījumiem un teorijām, kas mūsdienās ir palīdzējuši izskaidrot dažas fizikas parādības, starp zinātniekiem, kurus mēs varam pieminēt, mēs atrodam:
Heinrich Hertz
Šim zinātniekam tūkstoš astoņi simti astoņdesmit septītajā gadā izdevās veikt pirmo pētījumu par fotoelektriskā efekta novērošanu. Instrumenti, ar kuriem viņš veica šo eksperimentu, ir balstīti uz spoli, uz kuras varētu izveidot dzirksteli, lai garantētu, ka tā darbosies kā elektromagnētisko viļņu uztvērējs.
Lai iegūtu pilnīgu panorāmas redzējumu un, savukārt, panāktu dzirksteles novērošanu, viņš uztvērēju ievietoja melnā kastē vai konteinerā. Ņemot to vērā, tika veikta UV gaismas absorbcija, kas viegli nodrošināja elektronu lēcienu. Savukārt spēks, ko satur uztvērēja radītā elektrība apveltītā dzirkstele, tika tieši pierādīts. Zinātnieks publicēja minēto eksperimentu, pat nepaskaidrojot parādību.
Džozefs Džons THOMSON
Līdz XNUMX. gadam zinātnieks Tomsons gatavoja pamatus pētījumam par katodstariem. Maksvela iespaidā zinātnieks secina, ka katoda stari sakņojas daļiņu plūsmā, kuras tika atrastas ar dažādiem negatīviem lādiņiem, kam viņš dod asinsķermenīšu nosaukumu un ka visbeidzot tiem dots elektronu nosaukums.
Džozefs izmantoja sava eksperimenta pamatu ar pilnībā slēgtu metāla plāksni vakuuma caurulē, pakļaujot minēto elementu gaismai ar pilnīgu viļņa garuma atšķirību. Zinātnieks uzskatīja, ka elektromagnētiskais lauks rada zināmu rezonansi ar elektrisko lauku un ka caur to izdalās korpuskulis, kas apveltīts ar elektrisko lādiņu.
Intensitāte, kas bija minētajā strāvā, kas apveltīta ar elektrību, bija ļoti mainīga, ņemot vērā gaismas radīto intensīvo līmeni. Tas nozīmēja, ka, palielinoties gaismai, pieauga arī strāva. Tā pārveidošana tiek veikta, pateicoties tam, ka starojums, kuram ir augstāka frekvence, savukārt rada arī daļiņas ar lielāku kinētisko enerģiju.
Filips Lenards
Deviņpadsmito simti otro gadu šis zinātnieks veica pētījumu par fotoelektrisko efektu, kurā viņš atklāja elektronu enerģētiskās izmaiņas, secinot, ka tiem ir būtiska nozīme krītošās gaismas frekvencē.
Alberts Einšteins
Deviņpadsmit simti piecos gados tika veikta slavenās relativitātes teorijas zinātniskā formulēšana, ko zinātnieks ierosināja saskaņā ar priekšrakstiem, kas balstījās uz matemātisko un skaitlisko bāzi, kas ļāva izprast dažas procedūras. Elektronu emisija bija saistīta ar gaismas kvantu veidošanos un absorbciju, ko vēlāk sauca par fotoniem.
1905. gadā, tajā pašā gadā, kad viņš noturēja relativitātes teorijas nodarbību, Alberts Einšteins ierosināja izmeklēšanu, kurā viņš atklāja parādību, kas šķita pareizi darbojusies, kurā elektronu emisiju rada gaismas absorbcijas kvanti, Fakts, ko vēlāk nosauks par fotoniem.
Rakstā ar nosaukumu Euharistiskais skatījums uz gaismas radīšanu un transformāciju viņš parādīja, kā ideja, ka atsevišķas gaismas daļiņas var radīt fotoelektrisko efektu, kā arī parādīja raksturīgas frekvences klātbūtni katram materiālam, kas zemāks par to nebija nekādas ietekmes. Par šo fotoelektriskā efekta skaidrojumu Einšteins 1921. gadā saņēma Nobela prēmiju fizikā.
Ņemot vērā Einšteina teoriju, enerģija, ar kādu elektroni bēga no katoda tajā pašā laikā, kad tie nepārtraukti pieauga, izmantojot krītošās gaismas frekvenci, prom no intensīvās enerģijas formas. Lieliski, tāds efekts senos laikos nebija redzēts. Šī aspekta eksperimentālo demonstrāciju 1915. gadā veica amerikāņu fiziķis Roberts Endrjūs Millikans.
Visbeidzot, katrs no iepriekš minētajiem zinātniekiem ir devis lielu ieguldījumu fotoelektriskā efekta izpētē un atklāšanā. Pateicoties tam, šodien zināšanas un teorētiskās pieejas ir ļoti labi uzņemtas.
Mūsdienās šis neticamais fotoelektriskais efekts tiek uzskatīts par mehānismu, ko var atrast dažādās elektroniskās iekārtās. Viņa atklājums bija patiešām svarīgs, pateicoties pētījumiem, kas tika veikti, lai uzzinātu dažus gaismas efektus.
Kā šo zinātnieku pētījumi, ieguldījums, kas spējis būtiski mainīt fizikas pasauli. Pateicoties tam, kvantu fizika ir zinātnes nozare, kas ieguvusi augstu prestiža līmeni, kas pakāpeniski attīstījās ar lielu impulsu un interesi.
viļņu-daļiņu dualitāte
Šī parādība ir fiziskais efekts, kas tika atklāts pirmajā instancē kopā ar citiem spektriem ar tiem pašiem raksturlielumiem. Tā radās tā sauktās viļņu daļiņas atklāšana, kas ir kvantu mehānikas sastāvdaļa. Gaisma uzvedas kā viļņi, spējot radīt traucējumus un difrakciju kā Tomasa Janga dubultspraugas eksperimentā, bet tā diskrēti apmainās ar enerģiju enerģijas paketēs, fotonos, kuru enerģija ir atkarīga no elektromagnētiskā starojuma frekvences.
Šiem ideāliem izdevās izveidot elektromagnētiskā starojuma teoriju ar ārkārtīgi skaidriem un definētiem pamatiem, jo caur to radās skaidrojumi par citiem terminiem, kas saistīti ar starojuma veiktajām funkcijām.
Fotoelektriskais efekts šodien
Mūsdienās fotoelektriskais efekts parasti ir pilnīgs pamats, ko var atrast pirms enerģētiskajiem līmeņiem, kas izpaužas fotoelektriskā veidā, šāda veida efekts parasti ir sastopams termoelektriskajā nozarē, kā tas izpaužas dažās jutīgās sistēmās, kurās ir digitalizētas kameras.
Citos elementos fotoelektriskais efekts ir ikdienas sadzīves ierīcēs, no kurām lielākā daļa ir veidota no ļoti potenciāla materiāla, piemēram, vara, šie elementi panāk potenciālu elektrisko strāvu veidošanos.
Šo parādību varam atrast arī ķermeņos, kas ilgu laiku ir pakļauti Saules atspulgu iedarbībai. Putekļu daļiņas, kas veido Mēness virsmu, tieši saņemot šo gaismu, tiek uzlādētas ar pozitīvu enerģiju, tas ir pateicoties fotonu ietekmei. Šie sīkie fragmenti, uzlādēti, atgrūž viens otru, tādējādi paceļoties un veidojot vāju atmosfēru.
Arī dabiskie pavadoņi saņem pozitīvu elektrisko lādiņu un aizpilda Saules apgaismoto virsmu, tomēr tumšākajā reģionā tā tiek uzlādēta ar negatīvu enerģiju. Jāņem vērā, ka ir jāņem vērā šī enerģijas uzkrāšanās iespēja.
Visbeidzot, fotoelektriskā efekta atklāšana radīja uzlabojumus, kas laika gaitā palīdzēja mums lieliski izprast pasaules dziļo struktūru. Savukārt sasniegumi, kas izraisīja tā ietekmi, izpaužas šādos tehnoloģiskajos sasniegumos:
- Animētu attēlu pārraide
- kino progress
- Televīzija
- Smagā tehnika, ko izmanto industrializācijas procesos.
Elektrības jomā fotoelektriskais efekts sasniedz neticamus rezultātus, jo, pateicoties tā izmantošanai, ir iespējams nodrošināt sabiedrisko apgaismojumu. Ņemot vērā, ka daudzas mašīnas, kas veic šo uzdevumu, nevienam darbiniekam vai operatoram nav jāuzrauga vai jāuzrauga, jo šis efekts automātiski ieslēdz un izslēdz gaismas, kas apgaismo jebkuras vietas gatves vai ielas.
Bez šaubām, šis efekts ir patiešām sarežģīti saprotams, tomēr senos laikos tā pētījumi bija diezgan padziļināti, pateicoties zinātniekiem, kuri sniedza diezgan interesantus un konkrētus ieguldījumus, kas ir pilnībā atzīti zinātniskā līmenī.