Narinig mo na ba ang epekto ng photoelectric? Dito mismo ay inaalok namin sa iyo ang lahat ng impormasyon na may kinalaman sa kapansin-pansing paksa na lumalabas mula sa quantum physics. Alamin ang tungkol sa kasaysayan, paliwanag, at konsepto nito, pati na rin ang ilang exponents na nag-ambag sa sangay ng physics na ito.
Ano ang photoelectric effect?
Ang photoelectric effect ay nakasalalay sa pagpapahayag at pagpapakita ng mga electron, na isinasagawa sa pamamagitan ng isang konduktor na maaaring maging isang bagay na nakakamit ang induction ng electromagnetic radiation. Ang radiation na ito ay isinalin sa nakikitang liwanag. Sa ilang liwanag, makikita natin ang sumusunod:
Photoconductivity
Ito ay gumaganap ng isang pangunahing papel salamat sa mga epekto na isinasagawa nito sa pamamagitan ng pagtaas ng mga antas ng kondaktibiti na isinalin sa kuryente na ibinibigay ng liwanag. Ang eksperimentong ito ay nalantad sa kalagitnaan ng ikalabinsiyam na siglo.
Epekto ng Photovoltaic
Ito ay lalo na nauugnay sa katotohanan na ito ay nagpapalitaw ng isang epekto na nagbabago ng liwanag na enerhiya sa kaibahan sa kuryente. Katotohanan na na-trigger sa taong isang libo walong daan at walumpu't apat.
Pagtuklas
Ang pagtuklas ng photoelectric effect ay isinasagawa salamat sa mga pag-aaral na isinagawa ni Heinrich Hertz noong taong isang libo walong daan at walumpu't pito. Ang obserbasyon nito ay matatagpuan sa ilalim ng mga diskarte na may kinalaman sa isang kurba na nagba-bounce sa pagitan ng 2 electrodes, at na magkakaugnay sa ilalim ng mataas na boltahe, na may posibilidad na maabot ang mas malalayong distansya kapag naiilaw ng UV light, na ganap na naiiba kaysa kapag ito ay nasa dilim.
Ang unang patunay ng teoretikal na puntong ito ay binalangkas sa pamamagitan ng kahulugan o paglalarawan na iminungkahi ni Albert Einstein sa photoelectric effect, na umabot sa konklusyon na ang particle na tumutugma sa liwanag ay tinatawag na photon. Ang batayan para sa paglikha ng teoryang ito na nakabatay sa liwanag ay ginamit ni Einstein salamat sa mga kilalang pag-aaral ng Planck. Sino ang gumawa ng ilang mga pagsisikap upang ipakita ang pagkakaroon ng kung gaano karami.
La Talambuhay ni Max Planck ipinapakita sa amin ang pagpasok ng siyentipikong ito sa mundo ng pisika, bilang karagdagan sa pagpapatunay ng ilang mga pagkilala na ipinagkaloob sa kanya salamat sa mga pag-aaral na isinagawa sa dami ng aksyon. Isinasaalang-alang na ang teoryang ito ay nagbukas ng mga pintuan sa landas ng quantum physics sa isang mabilis at tuluy-tuloy na paraan.
El epekto ng photoelectric Kabaligtaran ito sa X-ray. Isinasaalang-alang na ang mga photon ay nakakamit ang paglipat ng mga electron sa prosesong ito ng electromagnetic radiation, habang sa kaso ng X-ray ay hindi hanggang sa ilang pag-aaral na ang komposisyon kung saan ang X-ray ay nabuo. Na sa taong 1985 ang mga epekto at paggamit ng nasabing radiation na tinatawag na ray, ng siyentipikong si Wilhelm Rotge, ay natuklasan.
mga photon
Los mga photon ang mga ito ay kinakatawan ng mga energies na nililimitahan ng isang uri ng dalas ng liwanag sa anyo ng isang alon. Kung makikita natin ang ating sarili sa kaso ng isang atom, na nahahanap ang sarili nitong sumisipsip ng isang tiyak na halaga ng enerhiya na lumalabas mula sa isang partikular na photon, ito ay may malalaking masiglang halaga na nagpapahintulot dito na magtapon ng isang electron mula sa materyal na pinag-uusapan, upang pumunta sa ibang pagkakataon patungo sa isang tiyak na landas na nagtatapos sa isang tiyak na espasyo.
Ang pagkakaroon ng nangyari sa itaas, ang elektron ay itinaboy mula sa materyal. Sa kabaligtaran ng kaso. Kung ang enerhiya na nagmumula sa photon ay walang sapat na lakas, ang elektron ay walang liksi upang makatakas o makatakas mula sa materyal na pinag-uusapan.
Sa bahagi nito, hindi nakasalalay sa mga pagbabagong nabuo ng puwersa ng liwanag na ang enerhiyang naroroon sa photon ay mabago, tanging ang bilang ng mga electron na namamahala upang makatakas mula sa espasyo kung saan sila matatagpuan ang may kapangyarihang gawin. kaya. , salamat sa puwersa na inilalabas ng mga electron, malinaw na hindi ito nakasalalay sa radiation na naabot nito, ngunit sa dalas na ibinubuga.
Sa pangkalahatan, hindi lahat ng mga electron ay maaaring paalisin ng elektron. epekto ng photoelectric, Isinasaalang-alang na ang unang lumabas ay ang mga hindi karaniwang nangangailangan ng matinding puwersa upang makamit ang matagumpay na pagpapatalsik. Sa isang dielectric insulator, ang ilang mga electron na may malaking halaga ng enerhiya ay makikita sa valence band.
Sa kaso ng metal, kadalasang nakikita natin ang mga electron sa harap ng isang malawak na banda na nagbibigay ng mahusay na pagpapadaloy.
Samakatuwid, sa pamamagitan ng semiconductor posible na ipakita ang mga electron na nagpapadala ng malaking halaga ng enerhiya. Sa mga tuntunin ng mga konduktor ng ganitong uri, ilang mga electron ang karaniwang matatagpuan sa banda na bumubuo ng pagpapadaloy.
Kapag pinag-uusapan natin ang tungkol sa temperatura ng silid, kadalasan ay nakakahanap tayo ng ilang mga electron na may malaking halaga ng enerhiya, na natagpuang napakalapit sa mga antas ng Fermi. Mayroong enerhiya na dapat taglayin ng isang electron upang maabot ang antas ng Fermi, ito ay kilala bilang working fusion, habang ang minimum na frequency na kailangan para sa radiation upang paalisin ang isang electron ay tinatawag na threshold frequency.
Ang pagtatasa ng nasabing energetic na dami ay maraming nalalaman, at hindi kailanman pare-pareho, ito siyempre, depende sa lahat ng oras sa materyal at sa mga atomic na layer nito. Ang ilang mga metal na materyales tulad ng calcium at cesium ay may napakababang pagganap sa trabaho. Para sa kadahilanang ito, dapat na ganap na mahigpit na ang materyal ay malinis hangga't ang mga atom ay nababahala.
Paliwanag
Ang mga photon na may mga light ray, naman ay may kakaibang enerhiya, na itinatag ng dalas na ibinibigay ng liwanag. Sa pamamagitan ng pamamaraan ng photoemission, kung ito ay ang kaso na ang isang electron ay namamahala upang sumipsip ng enerhiya ng isang photon at ang photon ay may enerhiya na mas malaki kaysa sa pag-andar ng trabaho, ang elektron ay itataboy mula sa bagay.
Habang tumataas ang enerhiya ng sinag, walang pagbabago sa mga energies ng photon, mayroon lamang pagbabago sa numerical na dami ng mga photon. Samakatuwid, ang malinaw na konklusyon ay ang enerhiya ng bawat elektron ay hindi kailanman magdedepende sa intensity o lakas na ibinibigay ng liwanag, ngunit sa enerhiya na ginagawa ng bawat photon.
Mahigpit na ang lahat ng enerhiya na nakukuha ng photon ay kailangang maakit at sa turn ay dapat gamitin upang makamit ang paglabas ng isang electron na nakatali sa isang atom. Sa kasong ito, ang nasabing enerhiya na naglalaman ng mga photon na namamahala sa pagkonsumo ng isa sa mga bahaging ito, ay nag-uugnay sa electron mula sa atom at ang natitira ay na-convert bilang kontribusyon ng kinetic energy bilang bahagi ng electron na nagtatapos sa isang libreng particle.
Albert, para sa kanyang bahagi, ay hindi magkaroon bilang isang layunin ang tiyak na pag-aaral ng sanhi na nabuo ng mga electron sa radiation ng ilang mga metal, na kalaunan ay naging kinetic energy, gayunpaman ginawa niya ang kanyang mga nauugnay na obserbasyon.
Natagpuan niya ang paliwanag ng pag-uugali na ginawa ng radiation. Sa pamamagitan ng pagkilos na ito, iminungkahi na ipaliwanag sa pamamagitan ng pagmamasid ang bilang ng mga electron na umalis sa materyal, na isinasaalang-alang na ang dalas ay may pangunahing papel sa mga aksyon na isinagawa.
kasaysayan
Sa mundo ng pisika, nagawa nating limitahan ang kasaysayan ng ilang pagtuklas na naitala sa eksaktong mga petsa, salamat sa pag-aaral ng ilang Mahahalagang siyentipiko na nag-ambag sa iba't ibang mga pag-aaral at teorya na ngayon ay nakatulong upang ipaliwanag ang ilang mga phenomena ng pisika, kabilang sa mga siyentipiko na maaari nating banggitin ay makikita natin:
Heinrich Hertz
Nagawa ng siyentipikong ito ang unang pag-aaral sa pagmamasid sa epekto ng photoelectric sa taong isang libo walong daan at walumpu't pito. Ang mga instrumento kung saan siya nagsagawa ng eksperimentong ito ay batay sa isang coil kung saan ang isang spark ay maaaring gawin bilang isang garantiya na ito ay gagana bilang isang receiver ng electromagnetic waves.
Upang makakuha ng isang kumpletong pangitain ng panorama, at sa turn upang makamit ang pagmamasid sa spark, isinama niya ang receiver sa isang itim na kahon o lalagyan. Dahil dito, isinagawa ang pagsipsip ng UV light, na madaling nagbigay ng pagtalon ng mga electron. At sa turn, ang puwersa na nakapaloob sa spark na pinagkalooban ng kuryente na ginawa ng receiver ay direktang napatunayan. Inilathala ng siyentipiko ang nasabing eksperimento kahit na hindi ipinapaliwanag ang kababalaghan.
Joseph John Thomson
Noong XNUMX, inihahanda ng siyentipikong si Thomson ang mga pundasyon para sa isang pag-aaral partikular sa cathode rays. Sa ilalim ng impluwensya ni Maxwell, napagpasyahan ng iskolar na ang mga cathode ray ay nag-ugat sa isang daloy ng mga particle na natagpuan na may iba't ibang mga negatibong singil, kung saan binigay niya ang pangalan ng mga corpuscle, at sa wakas ay binigyan sila ng pangalan ng mga electron.
Kinuha ni Joseph ang batayan ng kanyang eksperimento sa isang ganap na saradong metal plate sa isang vacuum tube, na inilantad ang nasabing elemento sa liwanag na may kumpletong pagkakaiba sa mga tuntunin ng haba ng daluyong. Naniniwala ang siyentipiko na ang electromagnetic field ay nagbibigay ng ilang mga resonance sa electric field, at sa pamamagitan nito ang isang corpuscle na pinagkalooban ng electric charge ay ibinubuga.
Ang intensity na naroroon sa nasabing kasalukuyang pinagkalooban ng kuryente ay napaka-iba-iba sa harap ng matinding antas na ginawa ng liwanag. Nangangahulugan ito na habang tumataas ang ilaw, tumaas din ang agos. Isinasagawa ang pagsasalin nito salamat sa katotohanan na ang radiation na may mas mataas na frequency, ay gumagawa din ng mga particle na may mas malaking kinetic energy.
Philipp Lenard
Para sa taong labing siyam na raan at dalawa, ang siyentipikong ito ay nagsagawa ng isang pag-aaral sa photoelectric effect kung saan ipinakita niya ang masiglang pagkakaiba-iba ng mga electron, na nagtapos na sila ay gumaganap ng isang pangunahing papel sa dalas ng liwanag ng insidente.
Albert Einstein
Sa labing siyam na raan at lima, ang pang-agham na pagbabalangkas ng sikat na teorya ng relativity ay isinasagawa, na iminungkahi ng siyentipiko sa ilalim ng mga reseta na batay sa mga base sa matematika at numerical, na nagpapahintulot sa pag-unawa sa ilang mga pamamaraan. Ang paglabas ng mga electron ay nauugnay sa paggawa at pagsipsip ng light quanta, na kalaunan ay tinawag na mga photon.
Noong 1905, sa parehong taon na nagdaos siya ng isang klase sa teorya ng relativity, iminungkahi ni Albert Einstein ang isang pagsisiyasat kung saan inilantad niya ang isang kababalaghan na tila gumagana nang tama, kung saan ang paglabas ng mga electron ay ginawa ng dami ng pagsipsip ng liwanag, isang katotohanan na sa kalaunan ay tatawaging mga photon.
Sa isang artikulo na pinamagatang A Eucharistic Viewpoint on the Production and Transformation of Light, ipinakita niya kung paano ang ideya na ang mga discrete particle ng liwanag ay maaaring makabuo ng photoelectric effect at ipinakita rin ang pagkakaroon ng isang katangian ng frequency para sa bawat materyal sa ibaba na walang epekto. Para sa paliwanag na ito ng photoelectric effect, tatanggap si Einstein ng Nobel Prize sa Physics noong 1921.
Isinasaalang-alang ang teorya ni Einstein, ang enerhiya kung saan ang mga electron ay tumakas mula sa katod sa parehong oras na sila ay tumaas nang tuluy-tuloy, sa pamamagitan ng dalas ng liwanag ng insidente, palayo sa matinding anyo ng enerhiya. Napakahusay, ang gayong epekto ay hindi pa nakikita noong sinaunang panahon. Ang eksperimentong pagpapakita ng aspetong ito ay isinagawa noong 1915 ng Amerikanong pisiko na si Robert Andrews Millikan.
Sa wakas, ang bawat isa at bawat isa sa mga siyentipiko na binanggit sa itaas ay gumawa ng malaking kontribusyon sa pag-aaral at pagtuklas ng photoelectric effect. Salamat sa kung saan ngayon ang kaalaman, at ang mga teoretikal na diskarte ay napakahusay na natanggap.
Ngayon ang hindi kapani-paniwalang photoelectric effect na ito ay binibilang bilang isang mekanismo na matatagpuan sa iba't ibang elektronikong kagamitan. Ang kanyang pagtuklas ay talagang mahalaga salamat sa mga pag-aaral na isinagawa upang malaman ang ilang mga epekto na mayroon ang liwanag.
Ang pagiging mga pag-aaral ng mga siyentipikong ito, mga kontribusyon na nagawang gumawa ng malaking pagkakaiba sa mundo ng pisika. Dahil dito, ang quantum physics ay isang pang-agham na sangay na nakakuha ng isang mahusay na antas ng prestihiyo, na unti-unting nabuo nang may malaking impetus at interes.
wave-particle duality
Ang phenomenon na ito ay ang pisikal na epekto na natuklasan sa unang pagkakataon kasama ng iba pang spectra ng parehong mga katangian. Nagmula ito sa pagkatuklas ng tinatawag na wave-particle na bahagi ng quantum mechanics. Ang liwanag ay kumikilos tulad ng mga alon, na nakakagawa ng interference at diffraction tulad ng sa double slit experiment ni Thomas Young, ngunit nagpapalitan ito ng enerhiya sa isang discrete na paraan sa mga packet ng enerhiya, mga photon, na ang enerhiya ay nakasalalay sa dalas ng electromagnetic radiation.
Ang mga ideyal na ito ay nakagawa ng isang teorya ng electromagnetic radiation na may napakalinaw at tinukoy na mga base, dahil sa pamamagitan nito, lumitaw ang mga paliwanag tungkol sa iba pang mga termino na kasangkot sa mga function na isinasagawa ng radiation.
Photoelectric effect ngayon
Ngayon ang photoelectric effect ay karaniwang ang kumpletong batayan na maaaring matagpuan bago ang mga masiglang antas na ipinakita sa isang photovoltaic na paraan, ang ganitong uri ng epekto ay kadalasang matatagpuan sa mga thermoelectric na industriya, dahil ito ay ipinakita sa ilang mga sensitibong sistema na naglalaman ng mga camera na na-digitize.
Sa iba pang mga elemento, ang photoelectric effect ay naroroon sa pang-araw-araw na mga kasangkapan sa bahay, karamihan sa mga ito ay binubuo ng isang napaka potensyal na materyal, tulad ng tanso, ang mga elementong ito ay nakakamit ang produksyon ng mga potensyal na electric currents.
Mahahanap din natin ang hindi pangkaraniwang bagay na ito sa mga katawan na nakalantad sa mga pagmuni-muni ng Araw sa loob ng mahabang panahon. Kapag direktang natatanggap ang liwanag na ito, ang mga dust particle na bumubuo sa ibabaw ng Buwan ay sinisingil ng positibong enerhiya, ito ay salamat sa epekto ng mga photon. Ang mga maliliit na fragment na ito, na sinisingil, ay nagtataboy sa isa't isa, kaya tumataas at bumubuo ng isang mahinang kapaligiran.
Ang mga natural na satellite ay tumatanggap din ng isang positibong singil sa kuryente at pinupuno ang ibabaw na pinaliliwanagan ng Araw, gayunpaman, sa pinakamadilim na rehiyon, ito ay sinisingil ng negatibong enerhiya. Dapat tandaan na kinakailangang isaalang-alang ang posibilidad na ito ng akumulasyon ng enerhiya.
Sa wakas, ang pagtuklas ng photoelectric effect ay nagdala ng pagpapabuti na sa paglipas ng panahon ay nakatulong sa amin na maunawaan sa napakagandang paraan ang malalim na istraktura na ipinakita ng mundo. Sa turn, ang mga pag-unlad na nag-trigger ng epekto nito, ay isinasalin sa mga sumusunod na pagsulong sa teknolohiya:
- Pagpapadala ng mga animated na imahe
- pag-unlad ng sinehan
- TV
- Malakas na makinarya, na ginagamit sa mga proseso ng industriyalisasyon.
Sa lugar ng kuryente, ang epekto ng photoelectric ay nakakamit ng hindi kapani-paniwalang mga resulta, dahil posible ang pampublikong pag-iilaw salamat sa paggamit nito. Isinasaalang-alang na marami sa mga makina na nagsasagawa ng gawaing ito ay hindi kailangang subaybayan o subaybayan ng sinumang manggagawa o operator, dahil ang epektong ito ay awtomatikong nag-o-on at off ang mga ilaw na nagbibigay-liwanag sa mga daan o lansangan ng anumang lugar.
Walang alinlangan, ang epektong ito ay talagang kumplikado upang maunawaan, gayunpaman, ang mga pag-aaral nito ay medyo malalim sa sinaunang panahon, salamat sa mga siyentipiko na gumawa ng medyo kawili-wili at konkretong mga kontribusyon, na ganap na kinikilala sa antas ng siyensya.