Ste že slišali za fotoelektrični učinek? Tukaj vam ponujamo vse informacije, ki se nanašajo na presenetljivo temo, ki izhaja iz kvantne fizike. Spoznajte njeno zgodovino, razlago in koncept ter nekatere eksponente, ki so prispevali k tej veji fizike.
Kaj je fotoelektrični učinek?
Fotoelektrični učinek je v izražanju in manifestaciji elektronov, ki se izvaja skozi prevodnik, ki je lahko predmet, ki dosega indukcijo elektromagnetnega sevanja. To sevanje se prevede v zaznavno svetlobo. Med nekaterimi lučmi lahko najdemo naslednje:
Fotoprevodnost
Ima temeljno vlogo zahvaljujoč učinkom, ki jih izvaja s povečanjem ravni prevodnosti, ki se prevede v elektriko, ki jo izvaja svetloba. Ta poskus je bil razkrit sredi devetnajstega stoletja.
Fotovoltaični učinek
Še posebej je povezano z dejstvom, da sproži učinek, ki transformira svetlobno energijo v nasprotju z električno. Dejstvo, ki se sproži v letu tisoč osemsto štiriinosemdeset.
Odkritje
Odkritje fotoelektričnega učinka je bilo izvedeno po zaslugi študij, ki jih je opravil Heinrich Hertz v letu tisoč osemsto sedeminosemdeset. Njegovo opazovanje najdemo pod pristopi, ki vključujejo krivuljo, ki se odbija med dvema elektrodama in sta med seboj povezani pod visoko napetostjo, ki nagiba k večji razdalji, ko je osvetljena z UV svetlobo, ki je popolnoma drugačna kot v temi.
Prvi dokaz te teoretične točke je bil orisan z definicijo ali opisom, ki ga je predlagal Albert Einstein o fotoelektričnem učinku, pri čemer je prišel do zaključka, da se delec, ki ustreza svetlobi, imenuje foton. Osnovo za ustvarjanje te teorije, ki temelji na svetlobi, je Einstein uporabil zahvaljujoč uglednim študijam Plancka. Kdo se je potrudil pokazati obstoj koliko.
La Biografija Maxa Plancka prikazuje vdor tega znanstvenika v svet fizike, poleg tega pa dokazuje tudi nekatera priznanja, ki so bila podeljena zahvaljujoč študijam o kvantih delovanja. Ob upoštevanju, da je ta teorija na hiter in tekoč način odprla vrata na pot kvantne fizike.
El fotoelektrični učinek Je v nasprotju z rentgenskimi žarki.Upoštevajoč, da fotoni v tem procesu elektromagnetnega sevanja dosežejo prenos elektronov, medtem ko je pri rentgenskih žarkih šele več študij ugotovila sestavo, na kateri nastajajo rentgenski žarki. Da so za leto 1985 odkriti učinki in uporaba omenjenega sevanja, imenovanega žarki, znanstvenika Wilhelma Rotgea.
fotonov
P fotonov predstavljajo jih energije, ki so omejene z vrsto svetlobne frekvence v obliki vala. Če se znajdemo v primeru atoma, ki se znajde, da absorbira določeno količino energije, ki izhaja iz določenega fotona, ima velike energijske količine, ki mu omogočajo, da iz zadevnega materiala vrže elektron, da bi kasneje šel proti določena pot, ki se konča v določenem prostoru.
Ko se je zgodilo zgoraj, se elektron odbije od materiala. V nasprotnem primeru. Če energija, ki jo oddaja foton, nima dovolj moči, elektron nima sposobnosti, da bi pobegnil ali pobegnil iz zadevnega materiala.
Po drugi strani pa ni odvisno od sprememb, ki jih povzroča sila svetlobe, da se energija, prisotna v fotonu, spremeni, le število elektronov, ki uspejo pobegniti iz prostora, v katerem se nahajajo, lahko naredi torej. , zahvaljujoč sili, ki jo oddajajo elektroni, je jasno, da ni odvisna od sevanja, ki ga doseže, temveč od oddane frekvence.
Na splošno elektron ne more izgnati vseh elektronov. fotoelektrični učinek, Upošteva se, da prvi izstopijo tisti, ki običajno ne potrebujejo skrajne sile za uspešno izgon. V dielektričnem izolatorju je v valenčnem pasu mogoče videti nekaj elektronov z velikimi količinami energije.
V primeru kovine običajno najdemo elektrone pred širokim pasom, ki daje odlično prevodnost.
Zato je skozi polprevodnik mogoče prikazati elektrone, ki prenašajo veliko količino energije. Kar zadeva prevodnike te vrste, se običajno nahaja malo elektronov v pasu, ki ustvarja prevodnost.
Ko govorimo o sobni temperaturi, običajno najdemo nekaj elektronov z velikimi količinami energije, ki jih najdemo zelo blizu Fermijevih nivojev. Obstaja energija, ki jo mora vsebovati elektron, da doseže Fermijevo raven, to je znano kot delovna fuzija, medtem ko se najmanjša frekvenca, potrebna za sevanje za izgon elektrona, imenuje pragova frekvenca.
Ocena omenjene energijske količine je vsestranska in nikoli konstantna, to je seveda vedno odvisno od materiala in njegovih atomskih plasti. Nekateri kovinski materiali, kot sta kalcij in cezij, imajo zelo nizko delovno zmogljivost. Iz tega razloga mora biti popolnoma strogo, da je material čist, kar zadeva atome.
Pojasnilo
Fotoni, ki imajo svetlobne žarke, imajo posebno energijo, ki jo določa frekvenca, ki jo zagotavlja svetloba. Če se s postopkom fotoemisije zgodi, da elektron uspe absorbirati energijo fotona in ima foton energijo celo večjo od delovne funkcije, bo elektron izgnan iz snovi.
Ko se energija žarka poveča, se energije fotonov ne spremenijo, spremeni se le številčna količina fotonov. Zato je očiten zaključek, da energija vsakega elektrona nikoli ne bo odvisna od intenzivnosti ali moči, ki jo zagotavlja svetloba, temveč od energije, ki jo proizvede vsak foton.
Strogo vso energijo, ki jo pridobi foton, je treba pritegniti in jo nato uporabiti za sprostitev elektrona, ki je vezan na atom. V tem primeru tista energija, ki vsebuje fotone, ki uspe porabiti enega od teh delov, loči elektron od atoma, preostanek pa se pretvori kot prispevek kinetične energije kot del elektrona, ki se konča s prostim delcem.
Albert pa ni imel za cilj specifično študijo vzročnosti, ki jo povzročajo elektroni pri sevanju nekaterih kovin, ki je kasneje postala kinetična energija, vendar je podal svoja ustrezna opažanja.
Našel je razlago vedenja, ki ga povzroča sevanje. S tem dejanjem je bilo predlagano, da se z opazovanjem razloži število elektronov, ki so zapustili material, ob upoštevanju, da je frekvenca igrala temeljno vlogo pri izvedenih dejanjih.
zgodovina
V svetu fizike nam je uspelo razmejiti zgodovino nekaterih odkritij, ki so zabeležena na točne datume, zahvaljujoč študiju nekaterih Pomembni znanstveniki ki je prispeval z različnimi študijami in teorijami, ki so danes pomagale razložiti nekatere pojave fizike, med znanstveniki, ki jih lahko omenimo, najdemo:
Heinrich Hertz
Temu znanstveniku je uspelo izvesti prvo študijo o opazovanju fotoelektričnega učinka v letu tisoč osemsto sedeminosemdeset. Instrumenti, pod katerimi je izvedel ta poskus, temeljijo na tuljavi, na kateri bi lahko naredili iskro kot zagotovilo, da bo delovala kot sprejemnik elektromagnetnih valov.
Da bi dosegel popolno vizijo panorame in dosegel opazovanje iskre, je sprejemnik zaprl v črno škatlo ali posodo. Glede na to je bila izvedena absorpcija UV svetlobe, ki je zlahka zagotovila skok elektronov. In posledično je bila sila, ki jo vsebuje iskra, obdarjena z električno energijo, ki jo je proizvedel sprejemnik, neposredno dokazana. Znanstvenik je omenjeni poskus objavil tudi brez pojasnila pojava.
Jožef Janez Thomson
Do leta XNUMX je znanstvenik Thomson pripravljal temelje za študijo posebej o katodnih žarkih. Pod vplivom Maxwella znanstvenik sklepa, da so bili katodni žarki zakoreninjeni v toku delcev, ki so bili najdeni z različnimi negativnimi naboji, ki jim je dal ime korpuskule in da so nazadnje dobili ime elektroni.
Joseph je vzel osnovo svojega eksperimenta na popolnoma zaprti kovinski plošči v vakuumski cevi, pri čemer je omenjeni element izpostavil svetlobi s popolno razliko v valovni dolžini. Znanstvenik je verjel, da elektromagnetno polje daje nekaj resonanc z električnim poljem in da se skozenj oddaja celica, obdarjena z električnim nabojem.
Intenzivnost, ki je bila prisotna v omenjenem toku, obdarjenem z elektriko, je bila zelo spremenljiva glede na stopnje intenzivnosti, ki jih proizvaja svetloba. To je pomenilo, da se je s povečanjem svetlobe povečal tudi tok. Njegovo prevajanje se izvaja zahvaljujoč dejstvu, da sevanje, ki ima višjo frekvenco, posledično proizvaja tudi delce z večjo kinetično energijo.
Philipp Lenard
Tisto devetsto dva leta je ta znanstvenik izvajal študijo o fotoelektričnem učinku, v kateri je pokazal energijsko variacijo elektronov, pri čemer je ugotovil, da igrajo temeljno vlogo pri frekvenci vpadne svetlobe.
Albert Einstein
V tisoč devetsto petih letih je bila izvedena znanstvena formulacija slavne teorije relativnosti, ki jo je predlagal znanstvenik po predpisih, ki so temeljili na matematičnih in številskih osnovah, kar je omogočilo razumevanje nekaterih postopkov. Emisija elektronov je bila povezana s proizvodnjo in absorpcijo svetlobnih kvantov, ki so jih kasneje imenovali fotoni.
Leta 1905, istega leta, ko je imel predavanje o teoriji relativnosti, je Albert Einstein predlagal raziskavo, v kateri je izpostavil pojav, za katerega se je zdelo, da deluje pravilno, pri katerem je emisija elektronov nastala zaradi absorpcijskih kvantov svetlobe, dejstvo, ki bi ga kasneje imenovali fotoni.
V članku z naslovom Evharistično stališče o proizvodnji in transformaciji svetlobe je pokazal, kako ideja, da bi lahko diskretni delci svetlobe ustvarili fotoelektrični učinek, in pokazal tudi prisotnost značilne frekvence za vsak material pod njim, ki ni imela nobenega učinka. Za to razlago fotoelektričnega učinka bi Einstein leta 1921 prejel Nobelovo nagrado za fiziko.
Upoštevajoč Einsteinovo teorijo, energija, s katero so elektroni bežali s katode, hkrati, ko so se skozi frekvenco vpadne svetlobe vztrajno dvigovali stran od intenzivne oblike energije. Zelo pomembno je, da takšnega učinka v starih časih še niso opazili. Eksperimentalno demonstracijo tega vidika je leta 1915 izvedel ameriški fizik Robert Andrews Millikan.
Končno je vsak izmed zgoraj omenjenih znanstvenikov veliko prispeval k študiju in odkrivanju fotoelektričnega učinka. Zahvaljujoč temu so danes znanje in teoretični pristopi zelo dobro sprejeti.
Danes ta neverjetni fotoelektrični učinek šteje kot mehanizem, ki ga lahko najdemo v različni elektronski opremi. Njegovo odkritje je bilo res pomembno zahvaljujoč študijam, ki so bile izvedene, da bi spoznali nekatere učinke, ki jih ima svetloba.
Študije omenjenih znanstvenikov so prispevki, ki so uspeli narediti veliko razliko v svetu fizike. Zahvaljujoč temu je kvantna fizika znanstvena veja, ki je pridobila veliko raven prestiža, ki se je postopoma razvijala z velikim zagonom in zanimanjem.
dualnost valov-delec
Ta pojav je fizični učinek, ki je bil najprej odkrit skupaj z drugimi spektri enakih lastnosti. To je povzročilo odkritje tako imenovanega valovnega delca, ki je sestavni del kvantne mehanike. Svetloba se obnaša kot valovi, saj lahko povzroči interferenco in difrakcijo kot v eksperimentu z dvojno režo Thomasa Younga, vendar energijo izmenjuje na diskreten način v energetskih paketih, fotonih, katerih energija je odvisna od frekvence elektromagnetnega sevanja.
Ti ideali so uspeli zgraditi teorijo elektromagnetnega sevanja z izjemno jasnimi in opredeljenimi osnovami, saj so se skozi njo pojavile razlage o drugih terminih, ki so vključeni v funkcije, ki jih sevanje izvaja.
Fotoelektrični učinek danes
Danes je fotoelektrični učinek običajno popolna osnova, ki jo lahko najdemo pred energijskimi nivoji, ki se manifestirajo na fotovoltaični način, tovrstni učinek običajno najdemo v termoelektrični industriji, saj se kaže v nekaterih občutljivih sistemih, ki vsebujejo digitalizirane kamere.
V drugih elementih je fotoelektrični učinek prisoten v vsakdanjih gospodinjskih aparatih, ki so večinoma sestavljeni iz zelo potencialnega materiala, kot je baker, ti elementi dosegajo proizvodnjo potencialnih električnih tokov.
Ta pojav lahko najdemo tudi pri telesih, ki so precej časa izpostavljena odsevom Sonca. Delci prahu, ki sestavljajo površino Lune, se ob neposrednem sprejemu te svetlobe napolnijo s pozitivno energijo, kar je posledica vpliva fotonov. Ti drobni drobci, ki so nabiti, se odbijajo, tako se dvigajo in tvorijo šibko ozračje.
Tudi naravni sateliti prejmejo pozitiven električni naboj in zapolnijo površino, ki jo osvetljuje Sonce, vendar je v najtemnejšem predelu nabita z negativno energijo. Opozoriti je treba, da je treba to možnost kopičenja energije upoštevati.
Končno je odkritje fotoelektričnega učinka s seboj prineslo izboljšanje, ki nam je sčasoma pomagalo razumeti na veličasten način globoko strukturo, ki jo predstavlja svet. Po drugi strani se napredek, ki je sprožil njegov učinek, prevede v naslednji tehnološki napredek:
- Prenos animiranih slik
- kinematografski napredek
- Televizija
- Težki stroji, ki se uporabljajo v procesih industrializacije.
Na področju elektrike fotoelektrični učinek dosega neverjetne rezultate, saj je zaradi njegove uporabe mogoča javna razsvetljava. Ob upoštevanju, da mnogih strojev, ki opravljajo to nalogo, ni treba nadzorovati ali nadzorovati nobenega delavca ali operaterja, saj ta učinek samodejno prižiga in ugaša luči, ki osvetljujejo avenije ali ulice kjer koli.
Brez dvoma je ta učinek res zapleten za razumevanje, vendar so bile njegove študije že v starih časih precej poglobljene, zahvaljujoč znanstvenikom, ki so dali precej zanimive in konkretne prispevke, ki so bili v celoti priznani na znanstveni ravni.