Har du hört talas om fotoelektrisk effekt? Just här erbjuder vi dig all information som rör det slående ämne som kommer fram från kvantfysiken. Lär dig om dess historia, förklaring och koncept, såväl som några exponenter som har bidragit till denna gren av fysiken.
Vad är den fotoelektriska effekten?
Den fotoelektriska effekten ligger i uttrycket och manifestationen av elektroner, vilket utförs med hjälp av en ledare som kan vara ett objekt som uppnår induktion av elektromagnetisk strålning. Denna strålning översätts till märkbart ljus. Bland några ljuskällor kan vi hitta följande:
Fotokonduktivitet
Den spelar en grundläggande roll tack vare de effekter den åstadkommer genom att öka konduktivitetsnivåerna omvandlas till elektricitet som ljus utövar. Detta experiment avslöjades i mitten av artonhundratalet.
Fotovoltaisk effekt
Det är särskilt relaterat till att det utlöser en effekt som omvandlar ljusenergi i motsats till elektricitet. Faktum som utlöses under år ett tusenåttahundraåttiofyra.
Upptäckt
Upptäckten av den fotoelektriska effekten utförs tack vare studierna utförda av Heinrich Hertz under år ett tusen åttahundraåttiosju. Dess observation finns under de tillvägagångssätt som involverar en kurva som studsar mellan 2 elektroder, och som är sammankopplade under en hög spänning, som tenderar att nå större avstånd när den belyses av UV-ljus, vilket är helt annorlunda än när det är mörkt.
Det första beviset för denna teoretiska punkt skisserades genom definitionen eller beskrivningen som föreslagits av Albert Einstein om den fotoelektriska effekten, och nådde slutsatsen att partikeln som motsvarar ljus kallas en foton. Grunden för skapandet av denna ljusbaserade teori användes av Einstein tack vare de framstående studierna av Planck. Vem gjorde några ansträngningar för att visa hur mångas existens.
La Biografi om Max Planck visar oss denna vetenskapsmans intrång i fysikens värld, förutom att bevisa vissa erkännanden som beviljades tack vare de studier som utförts på kvantiteten av handling. Med hänsyn till att denna teori öppnade dörrarna till kvantfysikens väg på ett snabbt och flytande sätt.
El fotoelektrisk effekt Det är i motsats till röntgenstrålning.Med hänsyn till att fotoner uppnår överföring av elektroner i denna process av elektromagnetisk strålning, medan det i fallet med röntgenstrålar var det inte förrän flera studier som sammansättningen på vilken röntgenstrålning genereras Att för år 1985 upptäcktes effekterna och användningen av nämnda strålning som kallas strålar, av vetenskapsmannen Wilhelm Rotge.
fotoner
mycket fotoner de representeras av energier som avgränsas av en typ av ljusfrekvens i form av en våg. Om vi befinner oss i fallet med en atom, som kommer på sig att absorbera en viss mängd energi som kommer ut från en viss foton, har den stora energimängder som gör att den kan kasta en elektron från materialet i fråga, för att senare gå mot en specifik väg som slutar i ett visst utrymme.
Efter att ha hänt ovanstående stöts elektronen bort från materialet. I motsatt fall. Om energin som fotonen emanerar inte har tillräcklig styrka, har elektronen inte smidigheten att fly eller fly från materialet i fråga.
För sin del beror det inte på förändringarna som genereras av ljusets kraft att energin som finns i fotonen modifieras, bara antalet elektroner som lyckas fly ut ur utrymmet där de finns har makten att göra så. Tack vare kraften som elektronerna sänder ut är det tydligt att det inte är beroende av strålningen den når utan på frekvensen som sänds ut.
I allmänhet kan inte alla elektroner drivas ut av elektronen. fotoelektrisk effekt, Man tar hänsyn till att de första som kommer ut är de som vanligtvis inte behöver extrem kraft för att uppnå en framgångsrik utvisning. I en dielektrisk isolator kan vissa elektroner med stora mängder energi ses i valensbandet.
När det gäller metall brukar vi hitta elektronerna framför ett brett band som ger en bra ledning.
Därför är det genom halvledaren möjligt att visa de elektroner som överför en stor mängd energi. När det gäller ledare av denna typ, finns det vanligtvis få elektroner i bandet som genererar ledning.
När vi pratar om rumstemperatur hittar vi vanligtvis några elektroner med stora mängder energi, som har hittats mycket nära Ferminivåerna. Det finns en energi som en elektron måste innehålla för att nå en Fermi-nivå, detta kallas arbetsfusion, medan den lägsta frekvens som behövs för att strålning ska driva ut en elektron kallas tröskelfrekvensen.
Bedömningen av nämnda energimängd är mångsidig och aldrig konstant, detta naturligtvis, beroende på hela tiden på materialet och dess atomskikt. Vissa metalliska material som kalcium och cesium har mycket låg arbetsprestanda. Av denna anledning måste det vara absolut strikt att materialet är rent vad gäller atomerna.
förklaring
De fotoner som har ljusstrålar har i sin tur en märklig energi, som fastställs av den frekvens som ljuset ger. Genom fotoemissionsproceduren, om det är så att en elektron lyckas absorbera energin från en foton och fotonen har energin ännu större än arbetsfunktionen, kommer elektronen att drivas ut ur materien.
När strålens energi ökar sker ingen förändring i fotonernas energier, det sker bara en förändring i den numeriska mängden av fotonerna. Därför är den uppenbara slutsatsen att energin för varje elektron aldrig kommer att bero på intensiteten eller styrkan som ljuset ger, utan på energin som varje foton producerar.
All energi som fotonen får måste attraheras och i sin tur användas för att frigöra en elektron som är bunden till en atom. I det här fallet, att nämnda energi som innehåller fotoner som lyckas konsumera en av dessa delar, kopplar upp elektronen från atomen och resten omvandlas som ett bidrag av den kinetiska energin som en del av elektronen som slutar i en fri partikel.
Albert, å sin sida, hade inte som mål den specifika studien av kausaliteten som genereras av elektronerna i strålningen från vissa metaller, som senare blev rörelseenergi, men han gjorde sina relevanta observationer.
Han hittade förklaringen till beteendet som utövades av strålning. Genom denna åtgärd föreslogs det att genom observation förklara antalet elektroner som lämnade materialet, med hänsyn till att frekvensen spelade en grundläggande roll i de åtgärder som utfördes.
historia
I fysikens värld lyckades vi avgränsa historien om några upptäckter som är registrerade på exakta datum, tack vare studiet av några Viktiga forskare som bidragit med olika studier och teorier som idag har bidragit till att förklara några fysikfenomen, bland de vetenskapsmän som vi kan nämna finner vi:
Heinrich Hertz
Denna forskare lyckades utföra den första studien om observation av den fotoelektriska effekten under år ett tusen åttahundraåttiosju. Instrumenten under vilka han utförde detta experiment är baserade på en spole på vilken en gnista kunde göras som en garanti för att den skulle fungera som en mottagare av elektromagnetiska vågor.
För att få en fullständig vision av panoramat, och i sin tur för att uppnå observation av gnistan, stängde han in mottagaren i en svart låda eller behållare. Med tanke på detta genomfördes en absorption av UV-ljus, vilket lätt gav elektroner. Och i sin tur var kraften i gnistan utrustad med elektricitet som mottagaren producerade direkt bevisad. Forskaren publicerade detta experiment även utan att förklara fenomenet.
Josef John Thomson
År XNUMX förberedde vetenskapsmannen Thomson grunden för en studie specifikt om katodstrålar. Under inflytande av Maxwell drar forskaren slutsatsen att katodstrålarna hade sina rötter i ett flöde av partiklar som hittades med olika negativa laddningar, till vilka han ger namnet på blodkroppar, och att de slutligen får namnet elektroner.
Joseph tog grunden för sitt experiment på en helt sluten metallplatta i ett vakuumrör, och exponerade nämnda element för ljus med en fullständig skillnad vad gäller våglängd. Forskaren trodde att det elektromagnetiska fältet ger vissa resonanser med det elektriska fältet, och att en kropp som är utrustad med en elektrisk laddning sänds ut genom den.
Intensiteten som fanns i nämnda ström utrustad med elektricitet var mycket varierande i förhållande till de intensiva nivåer som ljuset producerade. Detta innebar att när ljuset ökade så ökade också strömmen. Dess translation utförs tack vare att strålningen som har en högre frekvens i sin tur också producerar partiklar med större kinetisk energi.
Philipp Lenard
Under året nittonhundratvå genomförde denna forskare en studie om den fotoelektriska effekten där han manifesterade elektronernas energiska variation, och drog slutsatsen att de spelar en grundläggande roll med frekvensen av det infallande ljuset.
Albert Einstein
Under nittonhundrafem genomfördes den vetenskapliga formuleringen av den berömda relativitetsteorin, föreslagen av vetenskapsmannen under recept som var baserade på matematiska och numeriska baser, vilket gjorde det möjligt att förstå vissa procedurer. Emissionen av elektroner var kopplad till produktion och absorption av ljuskvanta, som senare kallades fotoner.
År 1905, samma år som han höll en klass i relativitetsteorin, föreslog Albert Einstein en undersökning där han avslöjade ett fenomen som verkade fungera korrekt, där emissionen av elektroner producerades av ljusets absorptionskvanta, en faktum som senare skulle kallas fotoner.
I en artikel med titeln A Eucharistic Viewpoint on the Production and Transformation of Light, visade han hur idén att diskreta ljuspartiklar kunde generera den fotoelektriska effekten och visade också närvaron av en karakteristisk frekvens för varje material under som inte hade någon effekt. För denna förklaring av den fotoelektriska effekten skulle Einstein få Nobelpriset i fysik 1921.
Med hänsyn till Einsteins teori, energin med vilken elektronerna flydde från katoden samtidigt som de steg stadigt, genom frekvensen av det infallande ljuset, bort från den intensiva formen av energi. Stort sett hade en sådan effekt inte setts i antiken. Den experimentella demonstrationen av denna aspekt utfördes 1915 av den amerikanske fysikern Robert Andrews Millikan.
Slutligen har var och en av forskarna som nämns ovan gjort stora bidrag till studien och upptäckten av den fotoelektriska effekten. Tack vare detta idag har kunskapen och de teoretiska angreppssätten tagits emot mycket väl.
Idag räknas denna otroliga fotoelektriska effekt som en mekanism som kan hittas i olika elektronisk utrustning. Hans upptäckt var verkligen viktig tack vare de studier som gjordes för att veta några effekter som ljus har.
Att vara studierna av dessa forskare, bidrag som lyckats göra stor skillnad i fysikens värld. Tack vare detta är kvantfysiken en vetenskaplig gren som uppnådde en stor prestigenivå, som successivt utvecklades med stor drivkraft och intresse.
våg-partikeldualitet
Detta fenomen är den fysiska effekten som upptäcktes i första hand tillsammans med andra spektra med samma egenskaper. Det har sitt ursprung i upptäckten av den så kallade vågpartikeln som är en del av kvantmekaniken. Ljus beter sig som vågor och kan producera interferens och diffraktion som i Thomas Youngs dubbelslitsexperiment, men det utbyter energi på ett diskret sätt i energipaket, fotoner, vars energi beror på frekvensen av elektromagnetisk strålning.
Dessa ideal lyckades bygga en teori om elektromagnetisk strålning med extremt tydliga och definierade baser, eftersom det genom den uppstod förklaringar om andra termer som är involverade i de funktioner som strålning utför.
Fotoelektrisk effekt idag
Idag är den fotoelektriska effekten vanligtvis den kompletta grunden som kan hittas före de energinivåer som manifesteras på ett fotovoltaiskt sätt, denna typ av effekt finns vanligtvis i termoelektriska industrier, eftersom det manifesteras i vissa känsliga system som innehåller kameror digitaliserade.
I andra element är den fotoelektriska effekten närvarande i vanliga hushållsapparater, varav de flesta består av ett mycket potentiellt material, såsom koppar, dessa element uppnår produktion av potentiella elektriska strömmar.
Detta fenomen kan också hittas i kroppar som utsätts för solens reflektioner under en längre tid. Dammpartiklarna som utgör månens yta, när de tar emot detta ljus direkt, laddas med positiv energi, detta tack vare inverkan av fotoner. Dessa små fragment, som laddas, stöter bort varandra och reser sig och bildar en svag atmosfär.
Naturliga satelliter får också en positiv elektrisk laddning och fyller ytan som är upplyst av solen, men i det mörkaste området är den laddad med negativ energi. Det bör noteras att det är nödvändigt att ta hänsyn till denna eventuella energiackumulering.
Slutligen förde upptäckten av den fotoelektriska effekten med sig den förbättring som med tiden hjälpte oss att på ett magnifikt sätt förstå den djupa struktur som världen presenterar. De framsteg som utlöste dess effekt översätts i sin tur till följande tekniska framsteg:
- Överföring av animerade bilder
- bioframsteg
- TV
- Tunga maskiner som används i industrialiseringsprocesser.
Inom elområdet uppnår den fotoelektriska effekten otroliga resultat, eftersom offentlig belysning är möjlig tack vare dess användning. Med hänsyn till att många av maskinerna som utför denna uppgift inte behöver övervakas eller övervakas av någon arbetare eller operatör, eftersom denna effekt automatiskt tänder och släcker lamporna som lyser upp avenyer eller gator på någon plats.
Utan tvekan är denna effekt verkligen komplicerad att förstå, men dess studier var ganska djupgående i antiken, tack vare vetenskapsmän som gjorde ganska intressanta och konkreta bidrag, som har erkänts fullt ut på vetenskaplig nivå.