Ο Είναι φτιαγμένοφωτοηλεκτρικός είναι ένα φαινόμενο κβαντικής προέλευσης που αποτελείται από θέμα σε ηλεκτρόνια από κάποιο υλικό που φωτίζεται από ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία συγκεκριμένων συχνοτήτων. Τα ηλεκτρόνια που εκπέμπονται από αυτά τα υλικά ονομάζονται φωτοηλεκτρόνια.
Κοίταεπίσης: κβαντική θεωρία
Ποιος ανακάλυψε το φωτοηλεκτρικό εφέ;
Ο Είναι φτιαγμένοφωτοηλεκτρικός ανακαλύφθηκε το 1886 από τον Γερμανό φυσικό Χάινριχχέρτζ (1857-1894). Εκείνη την εποχή, ο Hertz συνειδητοποίησε ότι η συχνότητα υπεριώδους φωτός σε μεταλλικά φύλλα βοήθησε στην παραγωγή σπινθήρων. Η θεωρητική εξήγηση για το φωτοηλεκτρικό αποτέλεσμα, ωστόσο, παρουσιάστηκε μόνο από τον Γερμανό φυσικό Albert Einstein, το 1905.
Η αμφιβολία που υπήρχε τότε σχετίζεται με το ενέργειακινητικήΑπόηλεκτρόνια που εκτοξεύτηκαν από το μέταλλο: αυτό το μεγαλείο όχιεξαρτάταιδίνειέντασηδίνειφως συμβάντος. Ο Αϊνστάιν συνειδητοποίησε ότι ο παράγοντας που ήταν υπεύθυνος για την εκτόξευση κάθε ηλεκτρονίου ήταν μονός φωτόνιο, ένα σωματίδιο φωτός που μετέφερε μέρος της ενέργειας του σε ηλεκτρόνια, εκτοξεύοντάς το από το υλικό, αρκεί η συχνότητά του να ήταν αρκετά μεγάλη για να το κάνει. Για να το κάνει αυτό, ο Αϊνστάιν χρησιμοποίησε τις ιδέες του Γερμανού φυσικού
ΜέγιστηΠλάνκ (1858-1947).Πλάνκ ισχυρίστηκε ότι το φως που ακτινοβολείται από ένα μαύρο σώμα ποσοτικοποιήθηκε, δηλαδή είχε μια ελάχιστη ενεργειακή τιμή, όπως σε μικρά πακέτα. Αϊνστάιν επέκτεινε την ιδέα σε όλα τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα και κατάφερε να λύσει το πρόβλημα του φωτοηλεκτρικού εφέ. Αϊνστάιν και Πλάνκ αργότερα έλαβε το βραβείο Νόμπελ Φυσικής για τις ανακαλύψεις του σχετικά με την κβαντοποίηση του φωτός.
Κοίταεπίσης: Τι είναι τα φωτόνια;
Πώς λειτουργεί το φωτοηλεκτρικό εφέ;
Ο Είναι φτιαγμένοφωτοηλεκτρικός συνίσταται στην εκτόξευση ηλεκτρονίων από ένα υλικό που εκτίθεται σε μια συγκεκριμένη συχνότητα ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Τα ελαφριά πακέτα, που ονομάζονται φωτόνια, μεταφορά ενέργειας σε ηλεκτρόνια. Εάν αυτή η ποσότητα ενέργειας είναι μεγαλύτερη από την ελάχιστη ενέργεια που απαιτείται για την απόσπαση των ηλεκτρονίων, αυτά θα σχίζονται από την επιφάνεια του υλικού, σχηματίζοντας ένα αλυσίδασεφωτοηλεκτρόνια.
Μην σταματάς τώρα... Υπάρχουν περισσότερα μετά τη διαφήμιση.)
Η ενέργεια κάθε φωτονίου Εξαρτάταισετα δικα σουσυχνότητα (f), επομένως, απαιτείται μια ελάχιστη συχνότητα για την απογύμνωση των ηλεκτρονίων από το υλικό. Η ελάχιστη ενέργεια που πρέπει να έχει κάθε φωτόνιο για να προωθήσει το φωτοηλεκτρικό εφέ καλείται κατοχήεργασία. Η ακόλουθη εξίσωση σας επιτρέπει να υπολογίσετε την ενέργεια ενός μεμονωμένου φωτονίου συχνότητας f:
Στην παραπάνω εξίσωση, Η είναι μια φυσική σταθερά που ονομάζεται σταθερά του Planck, με τιμή 4.0.10-15 eV.s. Η κινητική ενέργεια που αποκτά το ηλεκτρόνιο αφού χτυπηθεί από ένα φωτόνιο καθορίζεται από τη διαφορά μεταξύ της ενέργειας του φωτονίου και της λειτουργίας εργασίας (Φ):
Η λειτουργία εργασίας είναι ένα χαρακτηριστικό κάθε υλικού και εξαρτάται από το πόσο δεσμευμένα είναι τα ηλεκτρόνια στο υλικό. Ελέγξτε έναν πίνακα με τιμές λειτουργίας, σε μονάδες eV (ηλεκτρόνια βολτ - το καθένα eV ισούται 1,6.10-19 Ι), για ορισμένα μέταλλα:
Υλικό |
Τιμή συνάρτησης εργασίας (eV) |
Νάτριο |
2,28 |
Κοβάλτιο |
3,90 |
Αλουμίνιο |
4,08 |
Χαλκός |
4,70 |
Δείτε επίσης: Ασκήσεις σε φωτοηλεκτρικό εφέ
Τεχνολογικές εφαρμογές του φωτοηλεκτρικού εφέ
Η πιο διάσημη τεχνολογική εφαρμογή που βασίζεται στο φωτοηλεκτρικό εφέ είναι το φωτοβολταϊκό στοιχείο, που χρησιμοποιείται σε ηλιακούς συλλέκτες για την παραγωγή καθαρής και ανανεώσιμης ηλεκτρικής ενέργειας.
Από τον Rafael Hellerbrock
Αποφοίτησε στη Φυσική
Θα θέλατε να αναφέρετε αυτό το κείμενο σε σχολείο ή ακαδημαϊκό έργο; Κοίτα:
HELERBROCK, Ραφαέλ. "Τι είναι ένα φωτοηλεκτρικό εφέ;"; Σχολείο της Βραζιλίας. Διαθέσιμο σε: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-efeito-fotoeletrico.htm. Πρόσβαση στις 27 Ιουνίου 2021.
