Har du hørt om fotoelektrisk effekt? Akkurat her tilbyr vi deg all informasjonen som angår det slående emnet som dukker opp fra kvantefysikken. Lær om historien, forklaringen og konseptet, samt noen eksponenter som har gitt bidrag til denne grenen av fysikk.
Hva er den fotoelektriske effekten?
Den fotoelektriske effekten ligger i uttrykket og manifestasjonen av elektroner, som utføres gjennom en leder som kan være et objekt som oppnår induksjon av elektromagnetisk stråling. Denne strålingen blir oversatt til merkbart lys. Blant noen lyskast kan vi finne følgende:
Fotokonduktivitet
Det spiller en grunnleggende rolle takket være effektene det utfører ved å øke konduktivitetsnivåene oversatt til elektrisitet som lyset utøver. Dette eksperimentet ble avslørt ved midten av det nittende århundre.
Solcelleeffekt
Det er spesielt knyttet til at det utløser en effekt som transformerer lysenergi i motsetning til elektrisitet. Faktum som utløses i år ett tusen åtte hundre og åttifire.
Oppdagelse
Oppdagelsen av den fotoelektriske effekten er utført takket være studiene utført av Heinrich Hertz i år ett tusen åtte hundre og åttisju. Observasjonen er funnet under tilnærmingene som involverer en kurve som spretter mellom 2 elektroder, og som er sammenkoblet under en høy spenning, som har en tendens til å nå større avstander når den belyses av UV-lys, noe som er helt annerledes enn når det er mørkt.
Det første beviset på dette teoretiske punktet ble skissert gjennom definisjonen eller beskrivelsen foreslått av Albert Einstein om den fotoelektriske effekten, og kom til konklusjonen at partikkelen som tilsvarer lys kalles et foton. Grunnlaget for opprettelsen av denne lysbaserte teorien ble brukt av Einstein takket være de eminente studiene til Planck. Hvem gjorde noen anstrengelser for å vise eksistensen av hvor mange.
La Biografi av Max Planck viser oss inngrepet til denne forskeren i fysikkens verden, i tillegg til å bevise visse anerkjennelser som ble gitt takket være studiene utført på handlingskvanta. Tatt i betraktning at denne teorien åpnet dørene til kvantefysikkens vei på en rask og flytende måte.
El fotoelektrisk effekt Det er i motsetning til røntgenstråler.Tatt i betraktning at fotoner oppnår overføring av elektroner i denne prosessen med elektromagnetisk stråling, mens det i tilfellet med røntgenstråler ikke var før flere studier at sammensetningen som røntgenstråler genereres på At innen år 1985 er effekten og bruken av nevnte stråling kalt stråler, av forskeren Wilhelm Rotge, oppdaget.
fotoner
den fotoner de er representert av energier som er avgrenset av en type lysfrekvens i form av en bølge. Hvis vi finner oss selv med tilfellet av et atom, som finner seg i å absorbere en viss mengde energi som kommer ut fra et bestemt foton, har det store energimengder som gjør at det kan kaste et elektron fra det aktuelle materialet, for senere å gå mot en spesifikk vei som ender i et bestemt rom.
Etter å ha skjedd ovenfor, blir elektronet frastøtt fra materialet. I motsatt tilfelle. Hvis energien som fotonet utstråler ikke har nok styrke, har ikke elektronet smidighet til å rømme eller rømme fra det aktuelle materialet.
For sin del er det ikke avhengig av endringene som genereres av lysets kraft at energien som er tilstede i fotonet modifiseres, bare antallet elektroner som klarer å rømme ut av rommet de finnes på har makten til å gjøre det. så. Takket være kraften som elektronene sender ut, er det klart at det ikke er avhengig av strålingen de når, men av frekvensen som sendes ut.
Generelt er ikke alle elektroner i stand til å bli utvist av elektronet. fotoelektrisk effekt, Det tas i betraktning at de første som kommer ut er de som vanligvis ikke trenger ekstrem kraft for å oppnå vellykket utvisning. I en dielektrisk isolator kan noen elektroner med store mengder energi sees i valensbåndet.
Når det gjelder metall, finner vi vanligvis elektronene foran et bredt bånd som gir en god ledning.
Derfor er det gjennom halvlederen mulig å vise elektronene som overfører en stor mengde energi. Når det gjelder ledere av denne typen, finnes det vanligvis få elektroner i båndet som genererer ledning.
Når vi snakker om romtemperatur finner vi vanligvis noen elektroner med store mengder energi, som er funnet svært nær Fermi-nivåene. Det er en energi som et elektron må inneholde for å nå et Fermi-nivå, dette er kjent som arbeidsfusjon, mens minimumsfrekvensen som trengs for at stråling skal utvise et elektron kalles terskelfrekvensen.
Vurderingen av nevnte energetiske mengde er allsidig, og aldri konstant, dette selvfølgelig, avhengig til enhver tid av materialet og dets atomlag. Noen metalliske materialer som kalsium og cesium har svært lav arbeidsytelse. Av denne grunn må det være absolutt strengt at materialet er rent når det gjelder atomene.
forklaring
Fotonene som har lysstråler har på sin side en særegen energi, som etableres av frekvensen som lyset gir. Gjennom fotoemisjonsprosedyren, hvis det er slik at et elektron klarer å absorbere energien til et foton og fotonet har energien enda større enn arbeidsfunksjonen, vil elektronet bli drevet ut av materien.
Når energien til strålen øker, er det ingen endring i energiene til fotonene, det er bare en endring i den numeriske mengden av fotonene. Derfor er den åpenbare konklusjonen at energien til hvert elektron aldri vil avhenge av intensiteten eller styrken som lyset gir, men av energien som hvert foton produserer.
Strengt og slett all energien som fotonet tilegner seg må tiltrekkes og må i sin tur brukes for å oppnå frigjøring av et elektron som er bundet til et atom. I dette tilfellet, den nevnte energien som inneholder fotonene som klarer å konsumere en av disse delene, løsner elektronet fra atomet og resten omdannes som et bidrag av den kinetiske energien som en del av elektronet, og ender opp i en fri partikkel.
Albert på sin side hadde ikke som mål den spesifikke studien av kausaliteten generert av elektronene i strålingen fra noen metaller, som senere ble til kinetisk energi, men han gjorde sine relevante observasjoner.
Han fant forklaringen på atferden som ble utøvd av stråling. Gjennom denne handlingen ble det foreslått å forklare gjennom observasjon antall elektroner som forlot materialet, tatt i betraktning at frekvensen spilte en grunnleggende rolle i handlingene som ble utført.
historie
I fysikkens verden klarte vi å avgrense historien til noen funn som er registrert på nøyaktige datoer, takket være studiet av noen Viktige forskere som har bidratt med ulike studier og teorier som i dag har bidratt til å forklare noen fysikkfenomener, blant forskerne som vi kan nevne finner vi:
Heinrich Hertz
Denne forskeren klarte å utføre den første studien om observasjon av den fotoelektriske effekten i år ett tusen åtte hundre og åtti-sju. Instrumentene han utførte dette eksperimentet under er basert på en spole som det kunne lages en gnist på som en garanti for at den ville fungere som mottaker av elektromagnetiske bølger.
For å få en fullstendig visjon av panoramaet, og på sin side for å oppnå observasjon av gnisten, lukket han mottakeren i en svart boks eller beholder. Gitt dette ble det utført en absorpsjon av UV-lys, som lett ga elektronene hoppet. Og i sin tur ble kraften som inneholdt gnisten utstyrt med elektrisitet som mottakeren produserte, direkte bevist. Forskeren publiserte nevnte eksperiment selv uten å forklare fenomenet.
Joseph John Thomson
I XNUMX forberedte forskeren Thomson grunnlaget for en studie spesifikt på katodestråler. Under påvirkning av Maxwell konkluderer forskeren med at katodestrålene var forankret i en strøm av partikler som ble funnet med forskjellige negative ladninger, som han gir navnet på blodlegemer, og at de til slutt får navnet på elektroner.
Joseph tok grunnlaget for eksperimentet sitt på en helt lukket metallplate i et vakuumrør, og utsatte elementet for lys med en fullstendig forskjell når det gjelder bølgelengde. Forskeren mente at det elektromagnetiske feltet gir noen resonanser med det elektriske feltet, og at et blodlegeme utstyrt med en elektrisk ladning sendes ut gjennom det.
Intensiteten som var tilstede i nevnte strøm utstyrt med elektrisitet var svært varierende i møte med de intense nivåene som lyset produserte. Dette betydde at etter hvert som lyset økte, økte også strømmen. Dens oversettelse utføres takket være det faktum at strålingen som har en høyere frekvens, i sin tur også produserer partikler med større kinetisk energi.
Philipp Lenard
For året nitten hundre og to utførte denne forskeren en studie på den fotoelektriske effekten der han manifesterte den energiske variasjonen til elektronene, og konkluderte med at de spiller en grunnleggende rolle med frekvensen til det innfallende lyset.
Albert Einstein
I nitten hundre og fem ble den vitenskapelige formuleringen av den berømte relativitetsteorien utført, foreslått av forskeren under resepter som var basert på matematiske og numeriske baser, som tillot forståelsen av noen prosedyrer. Emisjonen av elektroner var knyttet til produksjon og absorpsjon av lyskvanter, som senere ble kalt fotoner.
I 1905, samme år som han holdt en klasse om relativitetsteorien, foreslo Albert Einstein en undersøkelse der han avslørte et fenomen som så ut til å fungere riktig, der emisjonen av elektroner ble produsert av lysets absorpsjonskvanta, en faktum som senere vil bli kalt fotoner.
I en artikkel med tittelen A Eucharistic Viewpoint on the Production and Transformation of Light, viste han hvordan ideen om at diskrete lyspartikler kunne generere den fotoelektriske effekten og viste også tilstedeværelsen av en karakteristisk frekvens for hvert materiale under som ikke hadde noen effekt. For denne forklaringen av den fotoelektriske effekten ville Einstein motta Nobelprisen i fysikk i 1921.
Tar man i betraktning Einsteins teori, energien som elektronene flyktet med fra katoden samtidig som de steg jevnt og trutt, gjennom frekvensen til det innfallende lyset, bort fra den intense formen for energi. Veldig nok, en slik effekt hadde ikke blitt sett i gamle tider. Den eksperimentelle demonstrasjonen av dette aspektet ble utført i 1915 av den amerikanske fysikeren Robert Andrews Millikan.
Til slutt har hver og en av forskerne nevnt ovenfor gitt store bidrag til studiet og oppdagelsen av den fotoelektriske effekten. Takket være det i dag har kunnskapen og de teoretiske tilnærmingene blitt svært godt mottatt.
I dag teller denne utrolige fotoelektriske effekten som en mekanisme som finnes i forskjellig elektronisk utstyr. Oppdagelsen hans var veldig viktig takket være studiene som ble utført for å vite noen effekter som lys har.
Å være studiene til nevnte forskere, bidrag som klarte å gjøre en stor forskjell i fysikkens verden. Takket være dette er kvantefysikk en vitenskapelig gren som oppnådde et høyt nivå av prestisje, som gradvis utviklet seg med stor drivkraft og interesse.
bølge-partikkel dualitet
Dette fenomenet er den fysiske effekten som ble oppdaget i første omgang sammen med andre spektre med samme egenskaper. Det oppsto oppdagelsen av den såkalte bølgepartikkelen som er en del av kvantemekanikken. Lys oppfører seg som bølger, og kan produsere interferens og diffraksjon som i Thomas Youngs dobbeltspalteeksperiment, men det utveksler energi på en diskret måte i energipakker, fotoner, hvis energi avhenger av frekvensen til elektromagnetisk stråling.
Disse idealene klarte å bygge en teori om elektromagnetisk stråling med ekstremt klare og definerte baser, siden det gjennom den oppsto forklaringer om andre begreper som er involvert i funksjonene som stråling utfører.
Fotoelektrisk effekt i dag
I dag er den fotoelektriske effekten vanligvis det komplette grunnlaget som kan finnes før de energiske nivåene som manifesteres på en fotovoltaisk måte, denne typen effekt finnes vanligvis i termoelektriske industrier, da den manifesteres i noen sensitive systemer som inneholder kameraer digitalisert.
I andre elementer er den fotoelektriske effekten tilstede i daglige husholdningsapparater, hvorav de fleste består av et svært potensielt materiale, for eksempel kobber, disse elementene oppnår produksjon av potensielle elektriske strømmer.
Vi kan også finne dette fenomenet i kropper som er utsatt for solens refleksjoner i en betydelig periode. Når man mottar dette lyset direkte, blir støvpartiklene som utgjør overflaten av Månen ladet med positiv energi, dette er takket være virkningen av fotoner. Disse bittesmå fragmentene, som blir ladet, frastøter hverandre, og reiser seg og danner en tynn atmosfære.
Naturlige satellitter mottar også en positiv elektrisk ladning og fyller overflaten som er opplyst av solen, men i det mørkeste området er den ladet med negativ energi. Det skal bemerkes at det er nødvendig å ta hensyn til denne muligheten for energiakkumulering.
Til slutt førte oppdagelsen av den fotoelektriske effekten med seg forbedringen som over tid hjalp oss til å forstå på en storslått måte den dype strukturen som verden presenterer. I sin tur oversettes fremskrittene som utløste effekten til følgende teknologiske fremskritt:
- Overføring av animerte bilder
- kinofremgang
- TV
- Tungt maskineri, brukt i industrialiseringsprosesser.
På elektrisitetsområdet oppnår den fotoelektriske effekten utrolige resultater, siden offentlig belysning er mulig takket være bruken. Tatt i betraktning at mange av maskinene som utfører denne oppgaven ikke trenger å overvåkes eller overvåkes av noen arbeider eller operatør, siden denne effekten automatisk slår av og på lysene som lyser opp veier eller gater hvor som helst.
Uten tvil er denne effekten veldig komplisert å forstå, men studiene var ganske dyptgående i antikken, takket være forskere som ga ganske interessante og konkrete bidrag, som har blitt fullt anerkjent på det vitenskapelige nivået.