Mi a fotoelektromos hatás

A modern világban a fotovoltaikus hatást szinte mindenhol alkalmazzák: riasztók, napelemek, érzékelők stb. Tájékozódjunk részletesebben egy ilyen felfedezésről.

A fotoelektromos effektus felfedezésének története

A fotoelektromos hatást a 19. század végén fedezték fel, mégpedig G. a tudós 1887-ben. Hertz, aki egy kísérlet során felfedezte, hogy a cinkgömbök közötti szikra kisülése sokkal könnyebben átugrik, ha az egyik gömböt ultraibolya fény világítja meg.

Ugyanebben az évben A. G. Stoletov megtudta, hogy a fény hatására felszabaduló töltés negatív előjellel rendelkezik.

1898-ban Lenard és Thomson megállapította, hogy a részecskék töltése, amelyet egy anyagból egy fényáram hatására vesz ki, egyenlő az elektron fajlagos töltésével.

Mint látható, a felfedezés valódi érdeklődést váltott ki a tudományos közösség iránt, és szinte azonnal óriási számú alapvető kérdést vetett fel.

És mindez azért, mert akkor egyetlen elmélet sem tudta ezt a hatást bármi elfogadható módon megmagyarázni.

Természetesen a klasszikus fémelmélet nem tiltotta meg, hogy a fényáram elektronokat üssön ki a fémből.

A klasszikus érvelés szerint az elektromágneses hullámok jól "ki tudják mosni" az elektronokat a szerkezetből fém ugyanúgy, mint a tenger hullámai a felszínre emelkednek és különféle ütéseket vernek anyagok.

Az egyetlen probléma az volt, hogy a fotóeffektust nem lehetett ilyen egyszerűen megmagyarázni, és íme:

1. Az elektronok szinte azonnal megjelentek, miután megkezdték a fém fényárammal történő besugárzásának folyamatát.
2. Mint kiderült, a fotoelektromos hatás még a leggyengébb fényáramnál is jelentkezett, és a besugárzás intenzitásának növekedésével a "kimosott" elektronok energiája változatlan maradt.
3. A fotóhatás gyakorlatilag tehetetlenség.
4. Minden anyagnak megvan a saját fotoelektromos hatásának alsó határa. Ez a gyakoriság, amelyen még mindig megfigyelhető ez a hatás.

Ezek a tényezők nem illeszkedtek a fény és az elektron kölcsönhatásának klasszikus elképzelésébe.

Ezekre a problémákra a híres fizikus A. találta meg a megoldást. Einstein a 20. század legelején. Sőt, az általa talált megoldás komoly lendületet adott a kvantummechanika fejlődésének.

Nem sokkal Einstein felfedezése előtt egy másik tudós, Max Planck bebizonyította, hogy a fekete test sugárzása is lehet írja le, feltételezve, hogy az atomok képesek kibocsátani és elnyelni a fényt bizonyos energiarészekben - kvantum.

Planck felvetette, hogy egy ilyen jelenség az atom sajátos szerkezetének, és nem a fény természetének köszönhető.

És most Albert Einstein előadta azt az elméletet, hogy maga a fény úgynevezett részekben oszlik el, amelyeket fotonoknak neveznek.

Ebben az esetben a fotonok kettős természetűek, és részecskeként és hullámként viselkedhetnek.

Tehát az elektronral való kölcsönhatás során a foton úgy viselkedhet, mint egy részecske, és durván szólva szó szerint kiütheti az elektront az atom pályájáról.

Ha hasonlóságot vonunk le, akkor a két biliárdgolyó ütközésével való társulás a legalkalmasabb.

És ami figyelemre méltó, ahhoz, hogy ily módon kiüssünk egy elektront, elég lesz egy foton. A fényintenzitás növekedésével a fotonok száma (és ennélfogva a kiütött elektronok száma) nő, de a külön figyelembe vett elektron energiája nem.

Ez pedig azt jelenti, hogy sem a fotoelektron energiája, sem sebessége semmilyen módon nem függ a fényáram intenzitásától. A függőség csak a frekvenciától függ.

Ilyen érvelés eredményeként a tudós a következő képletet kapta:

Ez az egyenlet a fotoelektronok energiáját írja le.

Kiderült, hogy a fotoelektromos hatás nem más, mint egy fényáram (vagy más elektromágneses) kölcsönhatásának a jelensége. sugárzás) olyan anyaggal, amelyben egy elektront kiütnek egy anyag atomjából a fénykvantum pontos ütése miatt folyam.

Ha tetszett a cikk, ne felejtsd el kedvelni és megosztani az anyagot. Köszönöm a figyelmet!