Vad är den fotoelektriska effekten
I den moderna världen används solcellseffekten nästan överallt: larm, solpaneler, sensorer etc. Låt oss ta reda på mer om en sådan upptäckt.
Historien om upptäckten av den fotoelektriska effekten
Den fotoelektriska effekten upptäcktes i slutet av 1800-talet, nämligen 1887 av forskaren G. Hertz, som upptäckte under ett experiment att en gnistutsläpp mellan zinkbollar hoppar mycket lättare när en av kulorna belyses med ultraviolett ljus.
Samma år A. G. Stoletov fick reda på att den avgift som släpptes under ljusets verkan har ett negativt tecken.
1898 fann Lenard och Thomson att laddningen av partiklar, som tas ut ur materia genom ett ljusflöde, är lika med den specifika laddningen för en elektron.
Som du ser väckte upptäckten genuint intresse för det vetenskapliga samfundet och väckte nästan omedelbart ett stort antal grundläggande frågor.
Och allt för att vid den tiden ingen teori kunde förklara denna effekt på något acceptabelt sätt.
Naturligtvis förbjöd den klassiska teorin om metaller inte ljusflödet att slå elektroner ur metallen.
Enligt klassiskt resonemang kan elektromagnetiska vågor väl "tvätta ut" elektroner från strukturen metall på samma sätt som havsvågorna höjs till ytan och slår olika material.
Det enda problemet var att fotoeffekten inte kunde förklaras så lätt, och här är varför:
- Elektroner uppträdde nästan omedelbart efter att metallens bestrålningsprocess med ett lätt flöde startade.
- Som det visade sig uppträdde fotoeffekten även vid det svagaste ljusflödet, och med en ökning av bestrålningsintensiteten förblev energin hos de "tvättade" elektronerna oförändrade.
- Fotoeffekten är praktiskt taget tröghetslös.
- Varje ämne har sin egen nedre gräns för den fotoelektriska effekten. Detta är den frekvens med vilken denna effekt fortfarande observeras.
Dessa faktorer passade inte in i den klassiska visionen om växelverkan mellan ljus och elektroner.
Lösningen på dessa problem hittades av den berömda fysikern A. Einstein i början av 1900-talet. Dessutom gav lösningen han hittade en allvarlig drivkraft för utvecklingen av kvantmekanik.
Så strax före Einsteins upptäckt visade en annan forskare, Max Planck, att svart kroppsstrålning kan vara beskriva, förutsatt att atomer både kan avge och absorbera ljus i vissa energidelar - kvantitet.
Planck lade fram antagandet att ett sådant fenomen beror på atomens specifika struktur och inte på ljusets natur.
Och nu lade Albert Einstein fram teorin att själva ljuset distribueras i så kallade delar, som kallas fotoner.
I detta fall har fotoner en dubbel natur och kan bete sig som en partikel eller en våg.
Så när man interagerar med en elektron kan en foton uppträda som en partikel och, grovt sett, bokstavligen slå en elektron ur sin atomära bana.
I analogi är den bästa passningen kollisionen mellan två biljardbollar.
Och vad som är anmärkningsvärt, för att slå ut en elektron på detta sätt kommer en foton att räcka. Med en ökning av ljusintensiteten ökar antalet fotoner (och därmed antalet elektroner som slås ut), men inte energin hos en separat betraktad elektron.
Och detta betyder att varken energin eller hastigheten hos fotoelektronen på något sätt beror på ljusflödets intensitet. Det finns bara ett beroende av frekvens.
Som ett resultat av ett sådant resonemang härledde forskaren följande formel:
Denna ekvation beskriver fotoelektronernas energi.
Och det visar sig att den fotoelektriska effekten inte är något annat än fenomenet med växelverkan mellan ett ljusflöde (eller en annan elektromagnetisk strålning) med ett material där en elektron slås ut ur en atom av ett ämne på grund av den exakta träffen av en kvant av ljus flöde.
Om du gillade artikeln, glöm inte att gilla och dela materialet. Tack för din uppmärksamhet!