Ai auzit de efect fotoelectric? Chiar aici vă oferim toate informațiile care privesc subiectul izbitor care reiese din fizica cuantică. Aflați despre istoria, explicația și conceptul acesteia, precum și despre câțiva exponenți care au contribuit la această ramură a fizicii.
Care este efectul fotoelectric?
Efectul fotoelectric constă în exprimarea și manifestarea electronilor, care se realizează prin intermediul unui conductor care poate fi un obiect care realizează inducerea radiației electromagnetice. Această radiație este tradusă în lumină perceptibilă. Printre unele revărsări de lumină putem găsi următoarele:
Fotoconductivitate
Joacă un rol fundamental datorită efectelor pe care le realizează prin creșterea nivelurilor de conductivitate tradusă în electricitatea pe care o exercită lumina. Acest experiment a fost expus la mijlocul secolului al XIX-lea.
Efect fotovoltaic
Este legat în special de faptul că declanșează un efect care transformă energia luminoasă în contrast cu electricitatea. Fapt care se declanșează în anul o mie opt sute optzeci și patru.
Descoperire
Descoperirea efectului fotoelectric se realizează datorită studiilor efectuate de Heinrich Hertz în anul o mie opt sute optzeci și șapte. Observația sa se regăsește sub abordările care implică o curbă care sărită între 2 electrozi, și care sunt interconectați sub o tensiune înaltă, care tinde să atingă distanțe mai mari atunci când este iluminată de lumină UV, ceea ce este complet diferit de când este în întuneric.
Prima dovadă a acestui punct teoretic a fost conturată prin definiția sau descrierea propusă de Albert Einstein asupra efectului fotoelectric, ajungând la concluzia că particula care corespunde luminii se numește foton. Baza pentru crearea acestei teorii bazate pe lumină a fost folosită de Einstein datorită studiilor eminente ale lui Planck. Cine a făcut niște eforturi să arate existența câte.
La Biografia lui Max Planck ne arată incursiunea acestui om de știință în lumea fizicii, pe lângă faptul că evidențiază anumite recunoașteri care au fost acordate grație studiilor efectuate asupra cuantelor de acțiune. Ținând cont că această teorie a deschis ușile către calea fizicii cuantice într-un mod rapid și fluid.
El efect fotoelectric Este în contrast cu razele X. Ținând cont de faptul că fotonii realizează transferul de electroni în acest proces de radiație electromagnetică, în timp ce în cazul razelor X abia după mai multe studii, compoziția pe care sunt generate razele X. Că până în anul 1985 au fost descoperite efectele și utilizarea radiațiilor numite raze, de către omul de știință Wilhelm Rotge.
fotonii
L fotonii sunt reprezentate de energii care sunt delimitate de un tip de frecventa a luminii sub forma de unda. Dacă ne aflăm cu cazul unui atom, care se trezește absorbind o anumită cantitate de energie care iese dintr-un anumit foton, acesta are cantități energetice mari care îi permit să arunce un electron din materialul în cauză, pentru a merge ulterior spre o cale specifică care se termină într-un anumit spațiu.
După ce sa întâmplat mai sus, electronul este respins din material. In cazul invers. Dacă energia pe care o emană fotonul nu are suficientă putere, electronul nu are agilitatea de a scăpa sau de a scăpa din materialul în cauză.
La rândul său, nu depinde de modificările generate de forța luminii ca energia prezentă în foton să fie modificată, doar numărul de electroni care reușesc să scape din spațiul pe care se găsesc au puterea de a face. deci. , datorită forței pe care o emit electronii, este clar că aceasta nu depinde de radiația la care ajunge, ci de frecvența emisă.
În general, nu toți electronii pot fi expulzați de electron. efect fotoelectric, Se ține cont de faptul că primii care ies sunt cei care de obicei nu au nevoie de forță extremă pentru a obține expulzarea cu succes. Într-un izolator dielectric, unii electroni cu cantități mari de energie pot fi văzuți în banda de valență.
În cazul metalului, de obicei, electronii îi găsim în fața unei benzi largi care oferă o mare conducere.
Prin urmare, prin semiconductor este posibil să se arate electronii care transmit o cantitate mare de energie. În ceea ce privește conductoarele de acest tip, puțini electroni se găsesc de obicei în banda care generează conducție.
Când vorbim despre temperatura camerei găsim de obicei câțiva electroni cu cantități mari de energie, care au fost găsiți foarte aproape de nivelurile Fermi. Există o energie pe care un electron trebuie să o conțină pentru a atinge un nivel Fermi, aceasta este cunoscută sub numele de fuziune de lucru, în timp ce frecvența minimă necesară radiației pentru a expulza un electron se numește frecvență de prag.
Evaluarea cantității energetice menționate este versatilă și niciodată constantă, aceasta desigur, depinzând în orice moment de material și straturile sale atomice. Unele materiale metalice precum calciul și cesiul au performanțe de lucru foarte scăzute. Din acest motiv, trebuie să fie absolut strict ca materialul să fie curat în ceea ce privește atomii.
Explicaţie
Fotonii care au raze de lumină au, la rândul lor, o energie particulară, care este stabilită de frecvența pe care o oferă lumina. Prin procedura de fotoemisie, daca este cazul ca un electron reuseste sa absoarba energia unui foton si fotonul are energia chiar mai mare decat functia de lucru, electronul va fi expulzat din materie.
Pe măsură ce energia fasciculului crește, nu există nicio modificare a energiilor fotonilor, există doar o modificare a cantității numerice a fotonilor. Prin urmare, concluzia evidentă este că energia fiecărui electron nu va depinde niciodată de intensitatea sau puterea pe care o oferă lumina, ci de energia pe care o produce fiecare foton.
Toată energia pe care o dobândește fotonul trebuie să fie atrasă și, la rândul său, trebuie utilizată pentru a obține eliberarea unui electron care este legat de un atom. În acest caz, respectiva energie care conține fotonii care reușește să consume una dintre aceste părți, dezleagă electronul din atom, iar restul este convertită ca o contribuție a energiei cinetice ca parte a electronului, ajungând într-o particulă liberă.
Albert, la rândul său, nu a avut ca scop studiul specific al cauzalității generate de electroni în radiația unor metale, devenite ulterior energie cinetică, totuși a făcut observațiile sale pertinente.
El a găsit explicația comportamentului exercitat de radiații. Prin această acțiune s-a propus să se explice prin observație numărul de electroni care au părăsit materialul, ținând cont de faptul că frecvența a jucat un rol fundamental în acțiunile desfășurate.
istorie
În lumea fizicii am reușit să delimităm istoria unor descoperiri care sunt înregistrate la date exacte, datorită studiului unor Oamenii de știință importanți care a contribuit cu diverse studii și teorii care astăzi au ajutat la explicarea unor fenomene ale fizicii, printre oamenii de știință pe care îi putem aminti găsim:
Heinrich Hertz
Acest om de știință a reușit să efectueze primul studiu privind observarea efectului fotoelectric în anul o mie opt sute optzeci și șapte. Instrumentele sub care a efectuat acest experiment se bazează pe o bobină pe care s-ar putea face o scânteie ca garanție că va funcționa ca un receptor de unde electromagnetice.
Pentru a obține o viziune completă asupra panoramei și, la rândul său, pentru a realiza observarea scânteii, a închis receptorul într-o cutie sau recipient neagră. Având în vedere acest lucru, a fost efectuată o absorbție a luminii UV, care a asigurat cu ușurință saltul de electroni. Și, la rândul său, s-a evidențiat direct forța care conținea scânteia înzestrată cu electricitate pe care o producea receptorul. Omul de știință a publicat experimentul menționat chiar și fără a explica fenomenul.
Iosif Ioan Thomson
Până în XNUMX, omul de știință Thomson pregătea bazele unui studiu specific asupra razelor catodice. Sub influența lui Maxwell, savantul ajunge la concluzia că razele catodice au fost înrădăcinate într-un flux de particule care s-au găsit cu diferite sarcini negative, cărora le dă numele de corpusculi și că, în final, li se dă numele de electroni.
Joseph a luat baza experimentului său pe o placă de metal complet închisă într-un tub vid, expunând respectivul element la lumină cu o diferență completă în ceea ce privește lungimea de undă. Omul de știință credea că câmpul electromagnetic dă unele rezonanțe cu câmpul electric și că prin acesta se emite un corpuscul dotat cu o sarcină electrică.
Intensitatea care a fost prezentă în respectivul curent dotat cu energie electrică a fost foarte variabilă în fața nivelurilor intense pe care le producea lumina. Aceasta însemna că, pe măsură ce lumina creștea, și curentul creștea. Translația sa se realizează datorită faptului că radiația care are o frecvență mai mare, la rândul său, produce și particule cu energie cinetică mai mare.
Philipp Lenard
Pentru anul nouă sute două, acest om de știință a efectuat un studiu asupra efectului fotoelectric în care a manifestat variația energetică a electronilor, concluzionand că aceștia joacă un rol fundamental cu frecvența luminii incidente.
Albert Einstein
În nouă sute cinci s-a realizat formularea științifică a celebrei teorii a relativității, propusă de om de știință sub prescripții care se bazau pe baze matematice și numerice, care permiteau înțelegerea unor procedee. Emisia de electroni a fost legată de producerea și absorbția cuantelor de lumină, care mai târziu au fost numite fotoni.
În 1905, în același an în care ținea un curs de teoria relativității, Albert Einstein a propus o investigație în care a expus un fenomen care părea să funcționeze corect, în care emisia de electroni era produsă de cuantele de absorbție a luminii, un fapt care mai târziu va fi numit fotoni.
Într-un articol intitulat Un punct de vedere euharistic asupra producției și transformării luminii, el a arătat cum ideea că particulele discrete de lumină ar putea genera efectul fotoelectric și a arătat, de asemenea, prezența unei frecvențe caracteristice pentru fiecare material de sub care nu a avut niciun efect. Pentru această explicație a efectului fotoelectric, Einstein a primit Premiul Nobel pentru Fizică în 1921.
Ținând cont de teoria lui Einstein, energia cu care electronii au fugit din catod în același timp în care s-au ridicat constant, prin frecvența luminii incidente, departe de forma intensă de energie. În mare măsură, un astfel de efect nu fusese văzut în vremuri străvechi. Demonstrarea experimentală a acestui aspect a fost realizată în 1915 de către fizicianul american Robert Andrews Millikan.
În cele din urmă, toți și fiecare dintre oamenii de știință menționați mai sus au adus contribuții mari la studiul și descoperirea efectului fotoelectric. Datorită cărora astăzi cunoștințele și abordările teoretice au fost foarte bine primite.
Astăzi, acest incredibil efect fotoelectric contează ca un mecanism care poate fi găsit în diverse echipamente electronice. Descoperirea lui a fost cu adevărat importantă datorită studiilor care au fost efectuate pentru a cunoaște unele efecte pe care le are lumina.
Fiind studiile acestor oameni de știință, contribuții care au reușit să facă o mare diferență în lumea fizicii. Datorită acestui fapt, fizica cuantică este o ramură științifică care a obținut un mare nivel de prestigiu, care s-a dezvoltat progresiv cu mare imbold și interes.
dualitate undă-particulă
Acest fenomen este efectul fizic care a fost descoperit în primă instanță împreună cu alte spectre de aceleași caracteristici. Acesta a dat naștere descoperirii așa-numitei particule-undă care este o componentă a mecanicii cuantice. Lumina se comportă ca undele, fiind capabilă să producă interferențe și difracție ca în experimentul cu dublu fantă al lui Thomas Young, dar schimbă energie într-un mod discret în pachete de energie, fotoni, a căror energie depinde de frecvența radiației electromagnetice.
Aceste idealuri au reușit să construiască o teorie a radiației electromagnetice cu baze extrem de clare și definite, deoarece prin aceasta au apărut explicații despre alți termeni care sunt implicați în funcțiile pe care le îndeplinește radiația.
Efect fotoelectric astăzi
Astăzi efectul fotoelectric este de obicei baza completă care poate fi găsită înaintea nivelurilor energetice care se manifestă în mod fotovoltaic, acest tip de efect întâlnindu-se de regulă în industriile termoelectrice, așa cum se manifestă în unele sisteme sensibile care conțin camere digitizate.
În alte elemente, efectul fotoelectric este prezent în aparatele de uz casnic de zi cu zi, majoritatea fiind alcătuite dintr-un material foarte potențial, precum cuprul, aceste elemente realizează producerea de curenți electrici potențiali.
Putem găsi acest fenomen și în corpurile care sunt expuse la reflexiile Soarelui pentru o perioadă considerabilă de timp. Particulele de praf care alcătuiesc suprafața Lunii, la primirea directă a acestei lumini, sunt încărcate cu energie pozitivă, aceasta datorită impactului fotonilor. Aceste fragmente minuscule, fiind încărcate, se resping reciproc, ridicându-se astfel și formând o atmosferă slabă.
Sateliții naturali primesc, de asemenea, o sarcină electrică pozitivă și umplu suprafața care este iluminată de Soare, cu toate acestea, în cea mai întunecată regiune, este încărcată cu energie negativă. De remarcat că este necesar să se țină cont de această eventualitate de acumulare de energie.
În fine, descoperirea efectului fotoelectric a adus cu sine îmbunătățirea care de-a lungul timpului ne-a ajutat să înțelegem într-un mod magnific structura profundă pe care o prezintă lumea. La rândul lor, progresele care i-au declanșat efectul, se traduc în următoarele progrese tehnologice:
- Transmiterea imaginilor animate
- progresul cinematografic
- televizor
- Mașini grele, utilizate în procesele de industrializare.
În domeniul electricității, efectul fotoelectric obține rezultate incredibile, deoarece iluminatul public este posibil datorită utilizării sale. Ținând cont de faptul că multe dintre mașinile care îndeplinesc această sarcină nu trebuie să fie monitorizate sau supravegheate de niciun muncitor sau operator, deoarece acest efect aprinde și stinge automat luminile care luminează bulevardele sau străzile din orice loc.
Fără îndoială, acest efect este cu adevărat complex de înțeles, cu toate acestea, studiile sale au fost destul de aprofundate în vremuri străvechi, datorită oamenilor de știință care au adus contribuții destul de interesante și concrete, care au fost pe deplin recunoscute la nivel științific.