Hva er den fotoelektriske effekten
I den moderne verden brukes solcelleeffekten nesten overalt: alarmer, solcellepaneler, sensorer osv. La oss finne ut om en slik oppdagelse mer detaljert.
Historien om oppdagelsen av den fotoelektriske effekten
Den fotoelektriske effekten ble oppdaget på slutten av 1800-tallet, nemlig i 1887 av forskeren G. Hertz, som under eksperimentet oppdaget at en gnistutslipp mellom sinkkuler hopper mye lettere når en av kulene blir opplyst med ultrafiolett lys.
Samme år A. G. Stoletov fant ut at siktelsen som ble løslatt under påvirkning av lys, har et negativt tegn.
I 1898 fant Lenard og Thomson at ladningen av partikler, som tas ut av materie ved påvirkning av en lysstrøm, er lik den spesifikke ladningen til et elektron.
Som du kan se, oppdaget oppdagelsen ekte interesse for det vitenskapelige samfunnet og reiste nesten umiddelbart et stort antall grunnleggende spørsmål.
Og alt fordi den gangen ingen teori kunne forklare denne effekten på noen akseptabel måte.
Selvfølgelig forbød den klassiske teorien om metaller ikke lysstrømmen å slå elektroner ut av metallet.
I følge klassisk resonnement kan elektromagnetiske bølger godt "vaske ut" elektroner fra strukturen metall på samme måte som havbølgene hever seg til overflaten og slår forskjellige materialer.
Det eneste problemet var at fotoeffekten ikke kunne forklares så lett, og her er hvorfor:
- Elektroner dukket opp nesten umiddelbart etter at prosessen med metallets bestråling med en lett strøm ble startet.
- Som det viste seg, dukket fotoeffekten opp selv ved den svakeste lysstrømmen, og med en økning i bestrålingsintensiteten forble energien til de "utvaskede" elektronene uendret.
- Fotoeffekten er praktisk talt inertialess.
- Hvert stoff har sin egen nedre grense for den fotoelektriske effekten. Dette er frekvensen som denne effekten fortsatt observeres.
Disse faktorene passet ikke inn i den klassiske visjonen om samspillet mellom lys og elektroner.
Løsningen på disse problemene ble funnet av den berømte fysikeren A. Einstein helt på begynnelsen av 1900-tallet. Videre ga løsningen han fant en alvorlig drivkraft for utviklingen av kvantemekanikk.
Så kort tid før Einsteins oppdagelse demonstrerte en annen forsker, Max Planck, at svart kroppsstråling kan være beskrive, forutsatt at atomer både kan avgi og absorbere lys i visse energideler - kvante.
Planck la frem antagelsen om at et slikt fenomen skyldes atomens spesifikke struktur, og ikke lysets natur.
Og nå la Albert Einstein fram teorien om at selve lyset er distribuert i såkalte deler, som kalles fotoner.
I dette tilfellet har fotoner en dobbel natur og kan oppføre seg som en partikkel og en bølge.
Så når en samhandler med et elektron, kan et foton oppføre seg som en partikkel, og grovt sett bokstavelig talt slå et elektron ut av sin atombane.
Hvis vi tegner en analogi, er assosiasjonen med kollisjonen mellom to biljardkuler best egnet.
Og det som er bemerkelsesverdig, for å slå ut et elektron på denne måten, vil en foton være nok. Med en økning i lysintensiteten øker antall fotoner (og dermed antallet elektroner som er slått ut), men ikke energien til et separat vurdert elektron.
Og dette betyr at verken energien eller hastigheten til fotoelektronen på noen måte avhenger av intensiteten til lysstrømmen. Avhengigheten er bare av frekvens.
Som et resultat av slike resonnementer, utledet forskeren følgende formel:
Denne ligningen beskriver energien til fotoelektroner.
Og det viser seg at den fotoelektriske effekten ikke er noe mer enn fenomenet samspillet mellom en lysstrøm (eller en annen elektromagnetisk stråling) med et materiale der et elektron blir slått ut av et atom av et stoff på grunn av det eksakte treffet av et kvante av lys strømme.
Hvis du likte artikkelen, så ikke glem å like og dele materialet. Takk for din oppmerksomhet!