Czy słyszałeś o? efekt fotoelektryczny? Właśnie tutaj oferujemy wszystkie informacje dotyczące uderzającego tematu, który wyłania się z fizyki kwantowej. Dowiedz się o jego historii, wyjaśnieniu i koncepcji, a także o niektórych wykładnikach, którzy wnieśli wkład w tę gałąź fizyki.
Co to jest efekt fotoelektryczny?
Efekt fotoelektryczny polega na ekspresji i manifestacji elektronów, która jest realizowana za pomocą przewodnika, którym może być obiekt osiągający indukcję promieniowania elektromagnetycznego. Promieniowanie to przekłada się na odczuwalne światło. Wśród niektórych snopów światła możemy znaleźć:
Fotoprzewodnictwo
Odgrywa fundamentalną rolę dzięki efektom, jakie realizuje poprzez zwiększenie poziomów przewodnictwa przekładanego na energię elektryczną, jaką wywiera światło. Ten eksperyment został ujawniony w połowie XIX wieku.
Efekt fotowoltaiczny
Jest to szczególnie związane z faktem, że wywołuje efekt, który przekształca energię świetlną w przeciwieństwie do energii elektrycznej. Fakt, który ma miejsce w roku tysiąc osiemset osiemdziesiątym czwartym.
Odkrycie
Odkrycie efektu fotoelektrycznego odbywa się dzięki badaniom przeprowadzonym przez Heinricha Hertza w roku tysiąc osiemset osiemdziesiątym siódmym. Jego obserwację można znaleźć w podejściach, które obejmują krzywą, która odbija się między 2 elektrodami i które są ze sobą połączone pod wysokim napięciem, które ma tendencję do osiągania większych odległości po oświetleniu światłem UV, które jest zupełnie inne niż w ciemności.
Pierwszy dowód tego teoretycznego punktu został przedstawiony poprzez definicję lub opis efektu fotoelektrycznego zaproponowany przez Alberta Einsteina, dochodząc do wniosku, że cząstka odpowiadająca światłu nazywa się fotonem. Podstawę stworzenia tej teorii opartej na świetle wykorzystał Einstein dzięki wybitnym badaniom Plancka. Kto podjął pewne wysiłki, aby pokazać istnienie ilu.
La Biografia Maxa Plancka ukazuje nam wkroczenie tego naukowca w świat fizyki, a ponadto świadczy o pewnych wyróżnieniach, które zostały przyznane dzięki badaniom nad kwantami działania. Biorąc pod uwagę, że teoria ta w szybki i płynny sposób otworzyła drzwi na ścieżkę fizyki kwantowej.
El efekt fotoelektryczny Jest to w przeciwieństwie do promieni X. Biorąc pod uwagę, że fotony osiągają przenoszenie elektronów w tym procesie promieniowania elektromagnetycznego, natomiast w przypadku promieni X dopiero po kilku badaniach skład, na którym generowane są promienie X Że do roku 1985 odkryto efekty i zastosowanie wspomnianego promieniowania, zwanego promieniami, przez naukowca Wilhelma Rotge.
fotony
L fotony są reprezentowane przez energie, które są ograniczone rodzajem częstotliwości światła w postaci fali. Jeśli znajdziemy się w przypadku atomu, który pochłania pewną ilość energii, która pochodzi z pewnego fotonu, ma duże ilości energii, które pozwalają mu wyrzucić elektron z danego materiału, aby później skierować się w stronę konkretna ścieżka, która kończy się w określonej przestrzeni.
Po wystąpieniu powyższego, elektron odpycha się od materiału. W przeciwnym przypadku. Jeśli energia, którą emanuje foton, nie ma wystarczającej siły, elektron nie ma zdolności do ucieczki lub ucieczki z danego materiału.
Z kolei nie zależy od zmian generowanych przez siłę światła, aby energia obecna w fotonie była modyfikowana, tylko liczba elektronów, którym udaje się uciec z przestrzeni, w której się znajdują, ma moc działania tak., dzięki sile, jaką emitują elektrony, jasne jest, że nie zależy to od promieniowania, które osiąga, ale od emitowanej częstotliwości.
Ogólnie rzecz biorąc, nie wszystkie elektrony mogą zostać wyrzucone przez elektron. efekt fotoelektryczny, Bierze się pod uwagę, że jako pierwsi wychodzą te osoby, które zwykle nie potrzebują ekstremalnej siły, aby skutecznie wydalić się. W izolatorze dielektrycznym w paśmie walencyjnym można zobaczyć elektrony o dużej energii.
W przypadku metalu zwykle znajdujemy elektrony przed szerokim pasmem, które daje świetne przewodnictwo.
Dlatego za pomocą półprzewodnika można pokazać elektrony, które przenoszą dużą ilość energii. Jeśli chodzi o przewodniki tego typu, w paśmie generującym przewodzenie zwykle znajduje się niewiele elektronów.
Kiedy mówimy o temperaturze pokojowej, zwykle znajdujemy kilka elektronów o dużych ilościach energii, które zostały znalezione bardzo blisko poziomów Fermiego. Istnieje energia, którą elektron musi zawierać, aby osiągnąć poziom Fermiego, jest to znana jako robocza fuzja, podczas gdy minimalna częstotliwość potrzebna do wyrzucenia elektronu przez promieniowanie jest nazywana częstotliwością progową.
Ocena wspomnianej wielkości energetycznej jest wszechstronna i nigdy nie jest stała, oczywiście zależy to cały czas od materiału i jego warstw atomowych. Niektóre materiały metaliczne, takie jak wapń i cez, mają bardzo niską wydajność pracy. Z tego powodu musi być absolutnie surowe, aby materiał był czysty, jeśli chodzi o atomy.
Wyjaśnienie
Fotony, które mają promienie świetlne, mają z kolei specyficzną energię, która jest określana przez częstotliwość zapewnianą przez światło. Dzięki procedurze fotoemisji, jeśli elektronowi uda się wchłonąć energię fotonu, a foton ma energię nawet większą niż funkcja pracy, elektron zostanie wyrzucony z materii.
Gdy energia wiązki wzrasta, nie następuje zmiana energii fotonów, zmienia się tylko ilość fotonów. Dlatego oczywistym wnioskiem jest to, że energia każdego elektronu nigdy nie będzie zależeć od intensywności lub siły światła, ale od energii wytwarzanej przez każdy foton.
Ściśle, cała energia, którą uzyskuje foton, musi zostać przyciągnięta, a to z kolei musi zostać wykorzystane do uwolnienia elektronu związanego z atomem. W tym przypadku ta energia zawierająca fotony, którym udaje się pochłonąć jedną z tych części, odłącza elektron od atomu, a reszta jest przekształcana jako wkład energii kinetycznej jako część elektronu kończąca się na cząstce swobodnej.
Albert ze swojej strony nie miał na celu szczegółowego zbadania przyczynowości generowanej przez elektrony w promieniowaniu niektórych metali, które później stały się energią kinetyczną, jednak poczynił trafne obserwacje.
Znalazł wyjaśnienie zachowania wywołanego promieniowaniem. Poprzez to działanie zaproponowano wyjaśnienie poprzez obserwację liczby elektronów, które opuściły materiał, biorąc pod uwagę, że częstotliwość odgrywała fundamentalną rolę w przeprowadzonych działaniach.
historia
W świecie fizyki udało nam się wytyczyć historię niektórych odkryć, które są rejestrowane w dokładnych datach, dzięki badaniom niektórych Ważni naukowcy którzy wnieśli swój wkład w różne badania i teorie, które dziś pomogły wyjaśnić niektóre zjawiska fizyczne, wśród naukowców, o których możemy wspomnieć, znajdujemy:
Heinrich Hertz
Naukowiec ten zdołał przeprowadzić pierwsze badania nad obserwacją efektu fotoelektrycznego w roku tysiąc osiemset osiemdziesiątym siódmym. Instrumenty, za pomocą których przeprowadzał ten eksperyment, opierają się na cewce, na której można by wytworzyć iskrę, gwarantującą, że będzie działała jako odbiornik fal elektromagnetycznych.
Aby uzyskać pełną wizję panoramy, a co za tym idzie obserwację iskry, zamknął odbiornik w czarnej skrzynce lub pojemniku. Biorąc to pod uwagę, przeprowadzono absorpcję światła UV, co z łatwością zapewniło przeskok elektronów. A z kolei siła, która zawierała w sobie iskrę obdarzoną elektrycznością, którą wytwarzał odbiornik, była bezpośrednio dowodem. Naukowiec opublikował ten eksperyment nawet bez wyjaśnienia zjawiska.
Józefa Jana Thomson
W XNUMX roku naukowiec Thomson przygotowywał podstawy do badań poświęconych promieniom katodowym. Pod wpływem Maxwella uczony dochodzi do wniosku, że promienie katodowe zostały zakorzenione w strumieniu znalezionych cząstek o różnych ładunkach ujemnych, którym nadaje nazwę korpuskuł, a ostatecznie nazwano je elektronami.
Joseph oparł się na swoim eksperymencie na całkowicie zamkniętej metalowej płycie w rurze próżniowej, wystawiając ten element na działanie światła z całkowitą różnicą długości fali. Naukowiec uważał, że pole elektromagnetyczne wywołuje pewne rezonanse z polem elektrycznym i że przez nie emitowana jest korpuskuła obdarzona ładunkiem elektrycznym.
Intensywność, która była obecna we wspomnianym prądzie obdarzonym elektrycznością, była bardzo zmienna w obliczu intensywnych poziomów wytwarzanych przez światło. Oznaczało to, że wraz ze wzrostem światła zwiększał się również prąd. Jego translacja odbywa się dzięki temu, że promieniowanie, które ma wyższą częstotliwość, z kolei wytwarza również cząstki o większej energii kinetycznej.
Philipp Lenard
Przez rok tysiąc dziewięćset drugi naukowiec ten prowadził badania nad efektem fotoelektrycznym, w którym zamanifestował energetyczną zmienność elektronów, dochodząc do wniosku, że odgrywają one zasadniczą rolę w częstotliwości padającego światła.
Albert Einstein
W tysiąc dziewięćset piątym dokonuje się naukowego sformułowania słynnej teorii względności, którą naukowiec proponuje na podstawie recept opartych na podstawach matematycznych i liczbowych, co pozwoliło na zrozumienie niektórych procedur. Emisja elektronów była powiązana z produkcją i absorpcją kwantów światła, które później nazwano fotonami.
W 1905 roku, w tym samym roku, w którym prowadził zajęcia z teorii względności, Albert Einstein zaproponował badanie, w którym ujawnił zjawisko, które wydawało się działać poprawnie, w którym emisja elektronów była wytwarzana przez kwanty absorpcji światła. fakt, który później zostanie nazwany fotonami.
W artykule zatytułowanym A Eucharistic Viewpoint on the Production and Transformation of Light pokazał, jak pomysł, że dyskretne cząstki światła mogą generować efekt fotoelektryczny, a także wykazał obecność charakterystycznej częstotliwości dla każdego materiału, poniżej której nie ma żadnego efektu. Za to wyjaśnienie efektu fotoelektrycznego Einstein otrzymał w 1921 roku Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki.
Biorąc pod uwagę teorię Einsteina, energia, z jaką elektrony uciekły z katody w tym samym czasie, gdy wznosiły się równomiernie, poprzez częstotliwość padającego światła, z dala od intensywnej formy energii. W starożytności takiego efektu nie widziano. Eksperymentalną demonstrację tego aspektu przeprowadził w 1915 roku amerykański fizyk Robert Andrews Millikan.
Wreszcie, każdy z wymienionych powyżej naukowców wniósł wielki wkład w badania i odkrycie efektu fotoelektrycznego. Dzięki czemu dziś wiedza i podejścia teoretyczne zostały bardzo dobrze przyjęte.
Dziś ten niesamowity efekt fotoelektryczny liczy się jako mechanizm, który można znaleźć w różnych urządzeniach elektronicznych. Jego odkrycie było naprawdę ważne dzięki badaniom, które przeprowadzono w celu poznania niektórych efektów, jakie wywołuje światło.
Będąc badaniami wspomnianych naukowców, wkładem, który zdołał dokonać wielkiej zmiany w świecie fizyki. Dzięki temu fizyka kwantowa jest dziedziną naukową, która uzyskała duży prestiż, który sukcesywnie rozwijał się z dużym rozmachem i zainteresowaniem.
dualizm falowo-cząsteczkowy
Zjawisko to jest efektem fizycznym, który został odkryty w pierwszej kolejności wraz z innymi widmami o tej samej charakterystyce. To zapoczątkowało odkrycie tak zwanej cząstki falowej, która jest składnikiem mechaniki kwantowej. Światło zachowuje się jak fale, mogąc wytwarzać interferencję i dyfrakcję, jak w eksperymencie z podwójną szczeliną Thomasa Younga, ale wymienia energię w dyskretny sposób w pakietach energii, fotonach, których energia zależy od częstotliwości promieniowania elektromagnetycznego.
Ideały te zdołały zbudować teorię promieniowania elektromagnetycznego o niezwykle jasnych i zdefiniowanych podstawach, ponieważ dzięki niej powstały wyjaśnienia dotyczące innych terminów związanych z funkcjami, jakie wykonuje promieniowanie.
Efekt fotoelektryczny dzisiaj
Dziś efekt fotoelektryczny jest zwykle kompletną podstawą, którą można znaleźć przed poziomami energetycznymi, które manifestują się w sposób fotowoltaiczny, ten rodzaj efektu zwykle występuje w przemyśle termoelektrycznym, jak to objawia się w niektórych wrażliwych systemach, które zawierają zdigitalizowane kamery.
W innych elementach efekt fotoelektryczny występuje w codziennych urządzeniach gospodarstwa domowego, z których większość składa się z bardzo potencjalnego materiału, takiego jak miedź, elementy te osiągają wytwarzanie potencjalnych prądów elektrycznych.
Zjawisko to możemy również znaleźć w ciałach, które przez dłuższy czas są wystawione na odbicia Słońca. Odbierając to światło bezpośrednio, cząsteczki pyłu tworzące powierzchnię Księżyca są ładowane dodatnią energią, a to dzięki działaniu fotonów. Te maleńkie fragmenty, naładowane, odpychają się nawzajem, w ten sposób unosząc się i tworząc delikatną atmosferę.
Naturalne satelity również otrzymują dodatni ładunek elektryczny i wypełniają powierzchnię oświetlaną przez Słońce, jednak w najciemniejszym rejonie są naładowane ujemną energią. Należy zauważyć, że konieczne jest uwzględnienie tej ewentualności akumulacji energii.
Wreszcie odkrycie efektu fotoelektrycznego przyniosło ze sobą poprawę, która z czasem pomogła nam we wspaniały sposób zrozumieć głęboką strukturę, jaką przedstawia świat. Z kolei postęp, który wywołał jego efekt, przekłada się na następujące postępy technologiczne:
- Transmisja animowanych obrazów
- postęp w kinie
- Telewizja
- Maszyny ciężkie, wykorzystywane w procesach uprzemysłowienia.
W dziedzinie elektryczności efekt fotoelektryczny osiąga niesamowite rezultaty, ponieważ dzięki jego zastosowaniu możliwe jest oświetlenie publiczne. Biorąc pod uwagę, że wiele maszyn, które wykonują to zadanie, nie musi być monitorowane ani nadzorowane przez żadnego pracownika lub operatora, ponieważ efekt ten automatycznie włącza i wyłącza światła oświetlające aleje lub ulice w dowolnym miejscu.
Bez wątpienia ten efekt jest naprawdę trudny do zrozumienia, jednak jego badania były dość dogłębne w czasach starożytnych, dzięki naukowcom, którzy wnieśli dość interesujący i konkretny wkład, który został w pełni uznany na poziomie naukowym.