Pernahkah anda mendengar tentang kesan fotoelektrik? Di sini kami menawarkan kepada anda semua maklumat yang berkaitan dengan topik menarik yang muncul daripada fizik kuantum. Ketahui tentang sejarah, penjelasan dan konsepnya, serta beberapa ahli yang telah membuat sumbangan kepada cabang fizik ini.
Apakah kesan fotoelektrik?
Kesan fotoelektrik terletak pada ekspresi dan manifestasi elektron, yang dijalankan melalui konduktor yang boleh menjadi objek yang mencapai induksi sinaran elektromagnet. Sinaran ini diterjemahkan kepada cahaya yang boleh dilihat. Di antara beberapa cahaya yang dapat kita temui yang berikut:
Fotokonduksi
Ia memainkan peranan asas terima kasih kepada kesan yang dilakukannya dengan meningkatkan tahap kekonduksian diterjemahkan ke dalam elektrik yang diberikan oleh cahaya. Eksperimen ini telah didedahkan pada pertengahan abad kesembilan belas.
Kesan fotovoltaik
Ia terutamanya berkaitan dengan fakta bahawa ia mencetuskan kesan yang mengubah tenaga cahaya berbeza dengan elektrik. Fakta yang dicetuskan pada tahun seribu lapan ratus lapan puluh empat.
Penemuan
Penemuan kesan fotoelektrik dilakukan berkat kajian yang dijalankan oleh Heinrich Hertz pada tahun seribu lapan ratus lapan puluh tujuh. Pemerhatiannya ditemui di bawah pendekatan yang melibatkan lengkung yang melantun antara 2 elektrod, dan yang saling bersambung di bawah voltan tinggi, yang cenderung untuk mencapai jarak yang lebih jauh apabila diterangi oleh cahaya UV, yang berbeza sama sekali berbanding ketika berada dalam gelap.
Bukti pertama titik teori ini telah digariskan melalui definisi atau penerangan yang dicadangkan oleh Albert Einstein mengenai kesan fotoelektrik, mencapai kesimpulan bahawa zarah yang sepadan dengan cahaya dipanggil foton. Asas untuk penciptaan teori berasaskan cahaya ini digunakan oleh Einstein berkat kajian terkemuka Planck. Yang membuat beberapa usaha untuk menunjukkan kewujudan berapa banyak.
La Biografi Max Planck menunjukkan kepada kita pencerobohan saintis ini dalam dunia fizik, di samping membuktikan pengiktirafan tertentu yang diberikan berkat kajian yang dijalankan ke atas kuantiti tindakan. Dengan mengambil kira bahawa teori ini membuka pintu kepada laluan fizik kuantum dengan cara yang cepat dan lancar.
El kesan fotoelektrik Ia berbeza dengan sinar-X. Mengambil kira bahawa foton mencapai pemindahan elektron dalam proses sinaran elektromagnet ini, manakala dalam kes sinar-X, hanya beberapa kajian komposisi yang menghasilkan sinar-X. Bahawa untuk tahun 1985 kesan dan penggunaan sinaran tersebut yang dipanggil sinar, oleh saintis Wilhelm Rotge, ditemui.
foton
The foton ia diwakili oleh tenaga yang dibatasi oleh sejenis frekuensi cahaya dalam bentuk gelombang. Jika kita mendapati diri kita dengan kes atom, yang mendapati dirinya menyerap sejumlah tenaga yang muncul daripada foton tertentu, ia mempunyai jumlah bertenaga yang besar yang membolehkannya membuang elektron daripada bahan berkenaan, untuk kemudian pergi ke arah laluan tertentu yang berakhir di ruang tertentu.
Setelah berlaku perkara di atas, elektron ditolak daripada bahan. Dalam kes sebaliknya. Jika tenaga yang dipancarkan foton tidak mempunyai kekuatan yang mencukupi, elektron tidak mempunyai ketangkasan untuk melarikan diri atau melarikan diri daripada bahan yang dimaksudkan.
Bagi pihaknya, ia tidak bergantung kepada perubahan yang dihasilkan oleh daya cahaya bahawa tenaga yang ada dalam foton diubah suai, hanya bilangan elektron yang berjaya melarikan diri keluar dari ruang di mana ia didapati mempunyai kuasa untuk melakukannya. jadi. , terima kasih kepada daya yang dipancarkan elektron, jelas bahawa ia tidak bergantung pada sinaran yang dicapai, tetapi pada frekuensi yang dipancarkan.
Secara amnya, tidak semua elektron dapat dikeluarkan oleh elektron. kesan fotoelektrik, Ia diambil kira bahawa yang pertama keluar adalah mereka yang biasanya tidak memerlukan kekerasan yang melampau untuk mencapai pengusiran yang berjaya. Dalam penebat dielektrik, beberapa elektron dengan jumlah tenaga yang besar boleh dilihat dalam jalur valens.
Dalam kes logam, kita biasanya mendapati elektron di hadapan jalur lebar yang memberikan pengaliran yang hebat.
Oleh itu, melalui semikonduktor adalah mungkin untuk menunjukkan elektron yang menghantar sejumlah besar tenaga. Dari segi konduktor jenis ini, beberapa elektron biasanya terdapat dalam jalur yang menghasilkan pengaliran.
Apabila kita bercakap tentang suhu bilik, kita biasanya mendapati beberapa elektron dengan jumlah tenaga yang besar, yang didapati sangat hampir dengan paras Fermi. Terdapat tenaga yang mesti ada pada elektron untuk mencapai tahap Fermi, ini dikenali sebagai gabungan kerja, manakala frekuensi minimum yang diperlukan untuk sinaran mengeluarkan elektron dipanggil kekerapan ambang.
Penilaian kuantiti bertenaga tersebut adalah serba boleh, dan tidak pernah tetap, ini sudah tentu, bergantung pada setiap masa pada bahan dan lapisan atomnya. Sesetengah bahan logam seperti kalsium dan sesium mempunyai prestasi kerja yang sangat rendah. Atas sebab ini, ia mesti benar-benar ketat bahawa bahan itu bersih sejauh atom berkenaan.
Penjelasan
Foton yang mempunyai sinaran cahaya pula mempunyai tenaga yang tersendiri, yang ditentukan oleh frekuensi yang diberikan oleh cahaya. Melalui prosedur pembebasan foto, sekiranya elektron berjaya menyerap tenaga foton dan foton mempunyai tenaga yang lebih besar daripada fungsi kerja, elektron akan tersingkir daripada bahan tersebut.
Apabila tenaga pancaran bertambah, tiada perubahan dalam tenaga foton, hanya terdapat perubahan dalam kuantiti berangka foton. Oleh itu, kesimpulan yang jelas adalah bahawa tenaga setiap elektron tidak akan bergantung pada keamatan atau kekuatan yang diberikan oleh cahaya, tetapi pada tenaga yang dihasilkan oleh setiap foton.
Tegasnya semua tenaga yang diperolehi foton perlu ditarik dan seterusnya mesti digunakan untuk mencapai pembebasan elektron yang terikat pada atom. Dalam kes ini, tenaga yang mengandungi foton yang berjaya memakan salah satu bahagian ini, melepaskan elektron daripada atom dan selebihnya ditukarkan sebagai sumbangan tenaga kinetik sebagai sebahagian daripada elektron yang berakhir dengan zarah bebas.
Albert, bagi pihaknya, tidak mempunyai sebagai matlamat kajian khusus tentang kausaliti yang dihasilkan oleh elektron dalam sinaran beberapa logam, yang kemudiannya menjadi tenaga kinetik, namun dia membuat pemerhatian yang berkaitan.
Dia menemui penjelasan tentang tingkah laku yang dilakukan oleh radiasi. Melalui tindakan ini, dicadangkan untuk menerangkan melalui pemerhatian bilangan elektron yang meninggalkan bahan, dengan mengambil kira bahawa frekuensi memainkan peranan asas dalam tindakan yang dijalankan.
sejarah
Dalam dunia fizik kami berjaya mengehadkan sejarah beberapa penemuan yang direkodkan pada tarikh yang tepat, terima kasih kepada kajian beberapa Saintis penting yang menyumbang dengan pelbagai kajian dan teori yang hari ini telah membantu menjelaskan beberapa fenomena fizik, antara saintis yang boleh kami sebutkan kami dapati:
Heinrich Hertz
Saintis ini berjaya menjalankan kajian pertama mengenai pemerhatian kesan fotoelektrik pada tahun seribu lapan ratus lapan puluh tujuh. Instrumen di mana dia menjalankan eksperimen ini adalah berdasarkan gegelung di mana percikan api boleh dibuat sebagai jaminan bahawa ia akan berfungsi sebagai penerima gelombang elektromagnet.
Untuk mendapatkan penglihatan panorama yang lengkap, dan seterusnya mencapai pemerhatian percikan, dia memasukkan penerima dalam kotak atau bekas hitam. Memandangkan ini, penyerapan cahaya UV telah dijalankan, yang dengan mudah memberikan lompatan elektron. Dan seterusnya, daya yang terkandung dalam percikan yang dikurniakan elektrik yang dihasilkan oleh penerima dibuktikan secara langsung. Para saintis menerbitkan eksperimen tersebut walaupun tanpa menjelaskan fenomena itu.
Joseph John Thomson
Menjelang XNUMX, saintis Thomson sedang menyediakan asas untuk kajian khusus mengenai sinar katod. Di bawah pengaruh Maxwell, sarjana itu menyimpulkan bahawa sinar katod berakar pada aliran zarah yang ditemui dengan pelbagai cas negatif, yang mana dia memberi nama corpuscles, dan akhirnya mereka diberi nama elektron.
Joseph mengambil asas eksperimennya pada plat logam yang tertutup sepenuhnya dalam tiub vakum, mendedahkan unsur tersebut kepada cahaya dengan perbezaan yang lengkap dari segi panjang gelombang. Para saintis percaya bahawa medan elektromagnet memberikan beberapa resonans dengan medan elektrik, dan bahawa corpuscle yang dikurniakan cas elektrik dipancarkan melaluinya.
Keamatan yang terdapat dalam arus yang dikurniakan elektrik adalah sangat berubah-ubah dalam menghadapi tahap intens yang dihasilkan oleh cahaya. Ini bermakna apabila cahaya meningkat, arus juga meningkat. Terjemahannya dilakukan terima kasih kepada fakta bahawa sinaran yang mempunyai frekuensi yang lebih tinggi, seterusnya juga menghasilkan zarah dengan tenaga kinetik yang lebih besar.
Philipp Lenard
Untuk tahun sembilan belas ratus dua, saintis ini menjalankan kajian tentang kesan fotoelektrik di mana dia menunjukkan variasi bertenaga elektron, menyimpulkan bahawa mereka memainkan peranan asas dengan kekerapan cahaya kejadian.
Albert Einstein
Dalam sembilan belas ratus lima, rumusan saintifik teori relativiti yang terkenal dijalankan, yang dicadangkan oleh saintis di bawah preskripsi yang berdasarkan asas matematik dan berangka, yang membolehkan pemahaman beberapa prosedur. Pembebasan elektron dikaitkan dengan pengeluaran dan penyerapan kuanta cahaya, yang kemudiannya dipanggil foton.
Pada tahun 1905, pada tahun yang sama dia mengadakan kelas teori relativiti, Albert Einstein mencadangkan satu penyiasatan di mana dia mendedahkan fenomena yang kelihatan berfungsi dengan betul, di mana pelepasan elektron dihasilkan oleh kuanta penyerapan cahaya, a fakta yang kemudiannya dipanggil foton.
Dalam artikel bertajuk A Eucharistic Viewpoint on the Production and Transformation of Light, beliau menunjukkan bagaimana idea bahawa zarah cahaya diskret boleh menghasilkan kesan fotoelektrik dan juga menunjukkan kehadiran frekuensi ciri untuk setiap bahan di bawah yang tidak mempunyai kesan. Untuk penjelasan kesan fotoelektrik ini, Einstein akan menerima Hadiah Nobel dalam Fizik pada tahun 1921.
Dengan mengambil kira teori Einstein, tenaga yang digunakan oleh elektron melarikan diri dari katod pada masa yang sama ia meningkat secara berterusan, melalui frekuensi cahaya kejadian, menjauhi bentuk tenaga yang sengit. Hebatnya, kesan sedemikian tidak pernah dilihat pada zaman dahulu. Demonstrasi percubaan aspek ini telah dijalankan pada tahun 1915 oleh ahli fizik Amerika Robert Andrews Millikan.
Akhirnya, setiap saintis yang disebutkan di atas telah memberikan sumbangan besar kepada kajian dan penemuan kesan fotoelektrik. Terima kasih yang hari ini pengetahuan, dan pendekatan teori telah diterima dengan sangat baik.
Hari ini kesan fotoelektrik yang luar biasa ini dikira sebagai mekanisme yang boleh didapati dalam pelbagai peralatan elektronik. Penemuannya sangat penting terima kasih kepada kajian yang dijalankan untuk mengetahui beberapa kesan cahaya.
Sebagai kajian saintis tersebut, sumbangan yang berjaya membuat perubahan besar dalam dunia fizik. Terima kasih kepada ini, fizik kuantum ialah cabang saintifik yang memperoleh tahap prestij yang hebat, yang berkembang secara progresif dengan dorongan dan minat yang hebat.
dualiti gelombang-zarah
Fenomena ini ialah kesan fizikal yang ditemui pada mulanya bersama-sama dengan spektrum lain yang mempunyai ciri yang sama. Ia menghasilkan penemuan zarah gelombang yang dipanggil komponen mekanik kuantum. Cahaya berkelakuan seperti gelombang, mampu menghasilkan gangguan dan pembelauan seperti dalam eksperimen celah dua Thomas Young, tetapi ia menukar tenaga secara diskret dalam paket tenaga, foton, yang tenaganya bergantung pada frekuensi sinaran elektromagnet.
Cita-cita ini berjaya membina teori sinaran elektromagnet dengan asas yang sangat jelas dan jelas, kerana melaluinya, penjelasan timbul tentang istilah lain yang terlibat dalam fungsi yang dijalankan sinaran.
Kesan fotoelektrik hari ini
Hari ini kesan fotoelektrik biasanya merupakan asas lengkap yang boleh didapati sebelum tahap bertenaga yang ditunjukkan dalam cara fotovoltaik, kesan jenis ini biasanya ditemui dalam industri termoelektrik, kerana ia ditunjukkan dalam beberapa sistem sensitif yang mengandungi kamera yang didigitalkan.
Dalam unsur-unsur lain, kesan fotoelektrik hadir dalam perkakas rumah setiap hari, yang kebanyakannya terdiri daripada bahan yang sangat berpotensi, seperti tembaga, unsur-unsur ini mencapai pengeluaran arus elektrik yang berpotensi.
Kita juga boleh menemui fenomena ini dalam badan yang terdedah kepada pantulan Matahari untuk jangka masa yang agak lama. Zarah-zarah habuk yang membentuk permukaan Bulan, apabila menerima cahaya ini secara langsung, dicas dengan tenaga positif, ini adalah terima kasih kepada kesan foton. Serpihan-serpihan kecil ini, dicas, menolak antara satu sama lain, lantas naik dan membentuk suasana yang lemah.
Satelit semulajadi juga menerima cas elektrik positif dan memenuhi permukaan yang diterangi oleh Matahari, namun, di kawasan paling gelap, ia dicas dengan tenaga negatif. Perlu diingatkan bahawa adalah perlu untuk mengambil kira kemungkinan pengumpulan tenaga ini.
Akhirnya, penemuan kesan fotoelektrik membawa bersamanya peningkatan yang dari masa ke masa membantu kami memahami dengan cara yang hebat struktur mendalam yang dipersembahkan oleh dunia. Sebaliknya, kemajuan yang mencetuskan kesannya, diterjemahkan ke dalam kemajuan teknologi berikut:
- Penghantaran imej animasi
- kemajuan pawagam
- Televisyen
- Jentera berat, digunakan dalam proses perindustrian.
Dalam bidang elektrik, kesan fotoelektrik mencapai hasil yang luar biasa, kerana pencahayaan awam adalah mungkin berkat penggunaannya. Mengambil kira bahawa kebanyakan mesin yang melaksanakan tugas ini tidak perlu dipantau atau diawasi oleh mana-mana pekerja atau pengendali, kerana kesan ini menghidupkan dan mematikan lampu secara automatik yang menerangi jalan atau jalan di mana-mana tempat.
Tidak dinafikan, kesan ini benar-benar rumit untuk difahami, bagaimanapun, kajiannya agak mendalam pada zaman dahulu, terima kasih kepada saintis yang membuat sumbangan yang cukup menarik dan konkrit, yang telah diiktiraf sepenuhnya di peringkat saintifik.