Mikä on valosähköinen vaikutus

Nykymaailmassa aurinkosähkötehoa käytetään melkein kaikkialla: hälytykset, aurinkopaneelit, anturit jne. Selvitetään tällaisesta löydöstä tarkemmin.

Valosähköisen vaikutuksen löytämisen historia

Valosähköinen vaikutus havaittiin 1800-luvun lopulla, nimittäin tiedemies G. vuonna 1887. Hertz, joka kokeen aikana huomasi, että sinkkipallojen välinen kipinöinti hyppää paljon helpommin, kun toinen palloista valaistaan ​​ultraviolettivalolla.

Samana vuonna A. G. Stoletov huomasi, että valon vaikutuksesta vapautuvalla varauksella on negatiivinen merkki.

Vuonna 1898 Lenard ja Thomson havaitsivat, että hiukkasten varaus, joka poistetaan aineesta valovirran vaikutuksesta, on yhtä suuri kuin elektronin spesifinen varaus.

Kuten näette, löytö herätti todellista kiinnostusta tiedeyhteisöön ja herätti melkein heti valtavan määrän perustavanlaatuisia kysymyksiä.

Ja kaikki, koska tuolloin mikään teoria ei voinut selittää tätä vaikutusta millään hyväksyttävällä tavalla.

Klassinen metalliteoria ei tietenkään kieltänyt valovirtaa lyömästä elektroneja metallista.

Klassisen päättelyn mukaan sähkömagneettiset aallot voisivat hyvin "pestä" elektronit rakenteesta metallia samalla tavalla kuin meriaallot nousevat pinnalle ja voittavat erilaisia materiaaleja.

Ainoa ongelma oli, että valokuvatehosetta ei voitu selittää niin helposti, ja tästä syystä:

1. Elektronit ilmestyivät melkein välittömästi sen jälkeen, kun metallin säteilytys valovirralla oli aloitettu.
2. Kuten kävi ilmi, valosähköinen vaikutus ilmeni jopa heikoimmalla valovirralla, ja säteilyn voimakkuuden kasvaessa "pestyjen" elektronien energia pysyi muuttumattomana.
3. Kuvaefekti on käytännössä inertia.
4. Jokaisella aineella on oma valosähköisen vaikutuksensa alaraja. Tämä on taajuus, jolla tätä vaikutusta havaitaan edelleen.

Nämä tekijät eivät sopineet klassiseen näkemykseen valon ja elektronien vuorovaikutuksesta.

Kuuluisa fyysikko A. löysi ratkaisun näihin ongelmiin. Einstein 1900-luvun alussa. Lisäksi hänen löytämänsä ratkaisu antoi vakavan sysäyksen kvanttimekaniikan kehittämiselle.

Joten vähän ennen Einsteinin löytöä toinen tutkija, Max Planck, osoitti, että mustan ruumiin säteily voi olla kuvaile olettaen, että atomit voivat sekä lähettää että absorboida valoa tietyissä energiaosissa - kvantti.

Planck esitti oletuksen, että tällainen ilmiö johtuu atomin erityisestä rakenteesta eikä valon luonteesta.

Ja nyt Albert Einstein esitti teorian, jonka mukaan valo itse jakautuu ns. Osiin, joita kutsutaan fotoneiksi.

Tässä tapauksessa fotonit ovat luonteeltaan kaksoisoloja ja voivat käyttäytyä hiukkasena ja aallona.

Joten, kun vuorovaikutuksessa elektronin kanssa, fotoni voi käyttäytyä kuin hiukkanen ja karkeasti sanottuna lyödä elektronin kirjaimellisesti pois atomiradalta.

Jos piirrämme analogian, yhteys kahden biljardipallon törmäykseen on parhaiten sopiva.

Ja mikä on merkittävää, jotta elektroni voidaan pudottaa tällä tavalla, yksi fotoni riittää. Valon voimakkuuden kasvaessa fotonien määrä (ja siten kaatuneiden elektronien määrä) kasvaa, mutta ei erikseen tarkastellun elektronin energiaa.

Ja tämä tarkoittaa, että fotoelektronin energia tai nopeus eivät millään tavoin riipu valovirran voimakkuudesta. Riippuvuus on vain taajuudesta.

Tällaisen päättelyn tuloksena tutkija johti seuraavan kaavan:

Tämä yhtälö kuvaa fotoelektronien energiaa.

Ja käy ilmi, että valosähköinen vaikutus ei ole muuta kuin valovirran (tai muun sähkömagneettisen) vuorovaikutuksen ilmiö säteily) materiaalilla, jossa elektroni pudotetaan aineen atomista valokvantin tarkan osuman vuoksi virtaus.

Jos pidit artikkelista, älä unohda pitää ja jakaa materiaalia. Kiitos huomiostasi!